Wonderstruck är en magisk berättelse av Todd Haynes, mannen bakom Far from Heaven, Carol och I’m not There. Tolvåringarna Rose och Ben som lever i olika årtionden längtar båda bort. Döva Rose bor med sin buttre pappa i tjugotalets New York, och hittar tröst i filmer med stumfilmsstjärnan Lillian Mayhew (Julianne Moore). Ben lever i sjuttiotalets Minnesota med sin mamma (Michelle Williams). På jakt efter gemenskap söker sig Rose och Ben till samma plats…