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T.S. Spivet (Kyle Catlett) ist hochbegabt, wissenschaftlich extrem interessiert, erfinderisch und ein erstklassiger Zeichner (vor allem von Karten). Er lebt mit seiner Familie auf einer Farm in den Bergen Montanas. Seine Mutter (Helena Bonham Carter) – eine Biologin und Insektenforscherin – teilt die Interessen des Sohnes und fördert dessen Begabung. Der Vater (Callum Keith Rennie) hingegen, ein klassischer Rancher, kann mit seinem Sprössling nicht viel anfangen. Plötzlich gewinnt T.S. den renommierten Baird Award des berühmten Smithsonian Instituts – dort weiß niemand, dass der Junge erst zehn Jahre alt ist. Also begibt sich der Preisträger heimlich und alleine auf den Weg nach Washington D.C., um seine Auszeichnung in Empfang zu nehmen. Als blinder Passagier geht er an Bord eines Güterzuges, macht es sich im transportierten Campingbus gemütlich und fährt Richtung Hauptstadt…