小小少年T.S. 斯派维（凯尔·凯特莱特 Kyle Catlett 饰）生于蒙大拿州一个偏远牧场(chǎng )，他(tā )有一颗聪明绝(jué )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·雷尼 Callum Keith Rennie 饰）是个狂热的牛仔迷，搜(sōu )集关于西部牛仔的一切；母亲（海伦娜·伯翰·卡特(tè ) Helena Bonham Carter 饰）是一位生物学博士，潜心投入到昆虫研究中；而姐姐则是一个最普通不过的正常人，她常常为生(shēng )在这个一屋子怪人(rén )的家(jiā )里而烦恼。T.S.原本还有一(yī )个异(yì )卵双胞胎弟弟雷顿，去年死于一场意外。　　这天，T.S.接到一个来自史密森学院的(de )电话，告知(zhī )他被授予了世界科学大奖贝尔德奖，并邀请他到华盛顿演讲。于是，十岁的科学奇才T.S.斯派维，偷偷爬上了货运火车(chē )，独自踏上了穿越美国的奇异旅行。