Film, 1950’lerde Coney Adası’ndaki bir lunaparkın kalabalığı içinde hayatları kesişen dört karakterin hikayesini anlatıyor. Daimi duygusal dalgalanmalar yaşayan, bir dönemin aktrisi, şimdilerin garsonu nevrotik Ginny (Kate Winslet), onun atlı karınca operatörü, kaba saba kocası Humpty (Jim Belushi), babası Humpty ile uzun yıllar konuşmamış olsa da şimdi onun evinde gangsterlerden saklanan 26 yaşındaki güzeller güzeli Carolina (Juno Temple) ve oyun yazarı olmanın hayaliyle yaşayan, yakışıklı ve genç cankurtaran Mickey Rubin (Justin Timberlake). Wonder Wheel, 1950’lerin tablo gibi güzellikleri ile dolu Coney Adası’nı fon alan bir ihtiras, şiddet ve ihanet hikayesi.