小小少年T·S·斯派维有一颗聪明绝顶的大脑，年仅十岁就发明了永动机。这天，斯派维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，并邀请他到华盛顿演讲。他决定独自乘货运火车前往。带着一个望远镜、个圆规，和他对家族的回忆，斯派维开始了他神秘的旅程。