小小少年T.S. 斯派维（凯尔·凯特莱特 Kyle Catlett 饰）生于蒙大拿州(zhōu )一个偏远牧场，他有一(yī )颗聪明绝顶的大脑，酷爱制图学和科学图解，年仅十岁就发明了永动机。他的父亲（考乐姆·吉斯(sī )·雷尼 Callum Keith Rennie 饰）是个(gè )狂热的牛仔迷，搜集关于西部牛仔(zǎi )的一切(qiē )；母(mǔ )亲（海伦娜·伯翰·卡特 Helena Bonham Carter 饰）是一位(wèi )生物学博士，潜心投入到昆虫研究中；而姐(jiě )姐则是一个最普通不过的正常人，她常常为生在这(zhè )个一屋子怪人的家里而烦恼。T.S.原本还有一个异卵双胞胎弟弟雷顿，去年死于一场意外。　　这(zhè )天，T.S.接到一个来自史密森学院的电话，告知他被授予了世界科学大奖贝尔德奖，并邀请他到华盛顿演(yǎn )讲。于是，十岁的科学奇才T.S.斯派维，偷(tōu )偷爬上了货运火车，独自踏上了穿越美(měi )国的奇异旅行。