Verwilderd gaat over astrobioloog Theo Byrne die een veelbelovende manier gevonden heeft om de hele kosmos af te speuren op zoek naar leven. Daarnaast ontfermt hij zich sinds de dood van zijn vrouw in zijn eentje over de opvoeding van zijn hoogbegaafde negenjarige zoon. Robin is een innemende, zachtmoedige jongen die graag urenlang gedetailleerde tekeningen van bedreigde dieren maakt en die van slag raakt door het minste slechte nieuws over het klimaat. Hij wil de missie van zijn overleden moeder voltooien: de natuur van de ondergang redden.

Robin staat ook op het punt van school te worden gestuurd, omdat hij een klasgenoot in het gezicht heeft geslagen. Theo zal zijn heil uiteindelijk zoeken in een experimentele neurofeedbacktherapie voor hem. En ondertussen neemt hij de jongen mee naar andere planeten, terwijl hij tegen beter weten in Robins pogingen ondersteunt de aarde te redden.