Aos doze anos de idade, T.S. Spivet (Kyle Catlett) é um garoto superdotado que vive num rancho isolado de Montana, nos Estados Unidos. Apaixonado por ciência, ele inventou uma máquina de movimento perpétuo, o que o fez receber um prêmio científico de prestígio. Sem dizer nada à família, o garoto decide ir para Washington para buscar sua recompensa. O único problema é que o júri ainda não sabe que o vencedor é uma criança.