'Wonderstruck' er baseret på Brian Selznick’s roman af samme navn. I Todd Haynes magiske filmatisering møder vi de to 12-årige børn Ben og Rose. Ben længes efter den far, han aldrig har kendt, imens Rose, der er døv, drømmer om at møde skuespillerinden, Lillian Mayhew (Julianne Moore), hvis liv hun følger tæt gennem udklip i sin scrapbog. En dag finder Ben et gammelt bogmærke på sit mors værelse, som kan være et vigtigt spor til faren og han beslutter sig for at drage alene til New York. Samtidig stikker Rose af hjemmefra og tager også til New York for at opsøge kvinden fra de mange udklip. Bens og Roses historie flettes på forunderlig vis sammen i en magisk, musisk og billedskøn film.