Wonder Wheel vertelt het verhaal van vier met elkaar verstrengelde levens te midden van de drukte in een pretpark op Coney Island, New York in de jaren 50.
Ginny (Kate Winslet), een melancholische, nogal emotionele voormalig actrice, die inmiddels als serveerster in een visrestaurant werkt; Humpty (Jim Belushi), carrouselbediende en Ginnys onbehouwen echtgenoot; Mickey (Justin Timberlake), een jonge en knappe badmeester die ervan droomt toneelschrijver te worden en Carolina (Juno Temple), de van Humpty vervreemde dochter die zich voor gangsters schuilhoudt in het appartement van haar vader.
Wonder Wheel is poëtisch gefilmd door Vittorio Storaro en is een krachtig en dramatisch verhaal over passie, geweld en verraad.