Vier Menschen kreuzen sich im hektischen Treiben des Vergnügungsparks auf Coney Island: Die erfolglose Schauspielerin Ginny (Kate Winslet) jobbt in einem Imbiss, ihr ungehobelter Mann Humpty (Jim Belushi) betreibt ein Karussell und der attraktive junge Rettungsschwimmer Mickey (Justin Timberlake) träumt von einer Karriere als Bühnenautor.

Da taucht plötzlich Humptys Tochter Carolina (Juno Temple) auf, die er seit ihrer Missheirat verstossen hat und welche vor einer Gangsterbande in der Wohnung des Vaters Zuflucht sucht. Als Mickey, der mit Giny eine Liaison hat, sich auch noch für Carolina interessiert, ist der Ärger vorprogrammiert.

Regisseur Woody Allen taucht in WONDER WHEEL vor dem pittoresken Meerespanaroma auf Coney Island in die 1950er-Jahre und erzählt in poetischen Bildern eine Geschichte voller Leidenschaft und Verrat.