La vida del escritor Tomas Eldan (James Franco) cambia el día que, tras una acalorada discusión con su novia, atropella a un niño. Doce años después, Tomas sigue culpándose sin poder olvidar la tragedia. Aquel fatídico accidente afectó a Kate, la madre del niño, y todos los que rodean a Tomas, incluida su novia.

T. S. Spivet es un genio de diez años que vive en un rancho de Montana con su peculiar familia. Su gran talento para la cartografía pronto tiene recompensa: una institución científica le concede un prestigioso premio y, con la única compañía de una maleta, se dispone a recorrer el país para plasmarlo en mapas.