Kiedy genialny dwunastoletni kartograf T.S. Spivet niespodziewanie otrzymuje telefon z Instytutu Smithsona zawiadamiający go, że wygrał prestiżową nagrodę, jego zwyczajne życie – o ile tworzenie map rozmów prowadzonych podczas domowych obiadów można uznać za przejaw zwyczajnego życia – ustępuje wielkiej przygodzie: T.S. rozpoczyna podróż z rodzinnego rancza w stanie Montana do sławnego instytutu w Waszyngtonie.

Wyrusza sam, wskakując do pociągu towarowego. Podczas wędrówki T.S. skrupulatnie dokumentuje swoje wyczyny za pomocą map, wykresów i ilustracji. T.S., który dociekliwie bada to, co jest wokół niego, stopniowo odkrywa także samego siebie.

Podczas tej podróży bohater, oddalając się od rancza, jednocześnie zbliża się do domu. Przypadkowo zabrana w podróż spisana przez matkę opowieść o przodkach T.S.-a umożliwia mu dogłębne spojrzenie na rodzinę, którą opuścił, i na rolę, jaką sam w niej odgrywa. Czytając tę historię, dostrzega, jak niewyraźna jest granica pomiędzy prawdą i fikcją oraz zdaje sobie sprawę, że pomimo całej cechującej go analitycznej dokładności, musi uznać otaczający świat za zagadkę.