Rose bor med sin buttre far i tjugotalets New York, där hon hittar tröst i ständiga biobesök. Favoriten på vita duken är stjärnan Lillian Mayhew. Att Rose är döv bidrar till hennes känsla av isolering. Det har hon gemensamt med Ben, som lever i sjuttiotalets Minnesota med sin mamma. I sökandet efter en viktig person i deras respektive liv tar sig Ben och Rose till samma plats. Men kan människor från olika epoker mötas?

Todd Haynes som regisserat filmer som Carol, Far From Heaven och I'm Not There har med Wonderstruck enligt vissa skapat det mest visuellt innovativa under sin karriär.