Фильм рассказывает о необычном мальчике по имени Т. С. Спивет — ему всего десять, но он уже серьёзно увлечён наукой, чертежами и изобретательством. Жизнь на семейном ранчо в Монтане кажется ему тесной: отец больше переживает о лошадях и ковбойских традициях, мать увлечена изучением насекомых, а сестра больше думает о танцах и выступлениях, чем о брате. Сам Спивет ведёт себя иначе, чем окружающие, часто уединяется с чертёжами, экспериментами и картами, которые он рисует по своим идеям.
Однажды к нему на пейджер приходит звонок из крупного института в Вашингтоне: оказывается, одна из его научных работ была отмечена престижной наградой Бэрд, и теперь его приглашают лично приехать за призом и выступить с докладом. Представление о том, что автор — взрослый учёный, никто и не пытается поставить под сомнение, потому что никто из них не знает, кто на самом деле тот, кто прислал работу.
Не предупреждая семью, Спивет решает отправиться в путь через всю страну. Он забирается на грузовой поезд и путешествует как безбилетный пассажир, встречая самых разных людей — от дружелюбных дальнобойщиков до странных прохожих на станциях. Это не просто география Америки: в дороге ему приходится сталкиваться и с собственными страхами, и с воспоминаниями о семье, с тем, что он давно пытался понять, и с тем, чего до сих пор боялся сказать вслух.
Когда Спивет наконец добирается до музея Смитсоновского института, реальность оказывается не такой, как в его представлении. Никто не ожидал увидеть такого юного гостя; ему приходится самому объяснять, кто он и что сделал. Одновременно с этим выясняется, что его семья переживает за ним гораздо больше, чем он думал, и те отношения, которые казались далекими и холодными, начинают звучать по‑новому.
Этот фильм о том, как странные, иногда непонятные увлечения могут привести к важным открытиям, но ещё больше — о том, как ребёнок пытается понять себя и своё место в мире, где взрослые часто заняты своим. История полна как лёгких моментов путешествия, так и глубоких переживаний, когда прошлое и настоящее сталкиваются на пути к будущему.