Regisseur Todd Haynes gaat opnieuw met Julianne Moore in zee, nadat zij in 2002 Far from Heaven uitbrachten. Voor haar rol in het laatstgenoemde drama ontving Moore een Oscar nominatie. Ze hebben nu hun zinnen op Wonderstruck gericht, naar het gelijknamige jeugdboek van Brian Selznick. Hij schreef ook The Invention of Hugo Cabret, waar Martin Scorsese in 2011 een adaptatie van maakte.

Het verhaal van Wonderstruck volgt twee verschillende personen: Ben en Rose. Ze zijn beiden doof en leven in andere tijdsperiodes. Rose, in het jaar 1927, voelt zich thuis eenzaam en verre van vrolijk. Ze besluit naar New York te reizen om haar idool te ontmoeten, actrice Lillian Mayhew. Ben, in het jaar 1977, raakt zijn moeder kwijt door een auto ongeluk. Nu hij bij zijn oom en tante woont zou hij graag zijn vader willen vinden en ontmoeten. Na een aanwijzing in een boek van zijn moeder trekt ook hij naar New York eropuit om zijn droom te volgen. Middels een mysterie zullen de paden van Ben en Rose op speciale wijze met elkaar kruisen.

Auteur Brian Selznick heeft zelf het scenario opgesteld. Killer Films, die Hayes' vorige project Carol produceerde, keert terug. Hoewel ze een nominatie voor haar optreden in Far from Heaven kreeg, haalde Julianne Moore de prijs zelve dit jaar binnen voor Still Alice.