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T.V. Spivet (Kyle catlett) es un joven de doce años que vive en una granja en el estado de Montana (Estados Unidos) con una madre (Helena Bonham Carter, 'El discurso del rey') obsesionada por la morfologia de los escarabajos, su padre (Callum keith rennie) y su hermana pequeña (Niamh wilson), que aspira a ser Miss America. Poco a poco, Spivet ha ido desarrollando un genio innato para la cartografia y los inventos.
Un dia, recibe una llamada inesperada del museo Smithsonian diciendole que el es el ganador del prestigioso Premio Baird, por su descubrimiento de la maquina de movimiento perpetuo. Por ello le invitan a una recepcion en su honor en la que se espera que de un discurso. Sin decirle nada a nadie, se embarca en un tren de mercancias a traves del pais para llegar a Washington D.C.