Wonder Wheel croise les trajectoires de quatre personnages, dans l'effervescence du parc d’attraction de Coney Island, dans les années 50 : Ginny, ex-actrice lunatique reconvertie serveuse ; Humpty, opérateur de manège marié à Ginny ; Mickey, séduisant maître-nageur aspirant à devenir...
Un aspect méconnu de la vie de la poétesse américaine Emily Dickinson : sa relation amoureuse avec sa belle-soeur Susan Huntington Gilbert qui durera toute sa vie.