Kosmoksessa tavataan, on kirjailija Jack Chengin ensimmäinen kirja nuorille, mutta yhtä hyvin tämän kirjan voi lukea minkä ikäinen tahansa. Kirjan päähenkilö Alex Petroski, on alle kolmetoistavuotias mutta omasta mielestään vastuuiässä hän on vähintään kolmetoista. Se on ikä, joka vaaditaan jos aikoo matkustaa yhtä pitkän matkan junassa kuin mitä Alex on päättänyt tehdä.
Alexilla on kyllä äiti, mutta hän ei juurikaan kykene huolehtimaan pojastaan. Ruoat kotona tekee Alex ja äidillä on hiljaisia päiviä. Suurimman osan ajasta hän ei huomaa Alexin läsnäoloa lainkaan. Alexin isoveli Ronnie elää omaa elämäänsä Los Angelesissa ja tekee aloittelevan urheiluagentin uraa. Poikien isä on kuollut tai kadonnut, ja Alex onkin päättänyt ottaa selvää enemmän hänestä. Ancestry.com -sivustolta selviää kummallinen seikka; Las Vegasissa on joku, jolla on sama nimi ja syntymäpäivä kuin hänen isällään.
Kotona Alexin seurana on rakas koira Carl Sagan, jonka hän on nimennyt esikuvansa avaruustutkija Saganin mukaan. Alex onkin intohimoinen avaruusharrastaja. Hän aikoo laukaista itsetekemänsä raketin rakettifestivaaleilla Sharfissa keskellä New Mexicon autiomaata. Raketin kyytiin on tarkoitus laittaa kultainen iPod äänitteineen, jota Alex tekee kaiken aikaa, jotta maapallon ulkopuolinen elämä voisi saada päivitettyä tietoa ihmisistä. Festivaalit järjestetään New Mexicossa ja hankala asia tässä on, että se sijaitsee hyvin kaukana Coloradosta, jossa Alex asuu.
Festivaaleille on tulossa suuri määrä Alexin ystäviä Rocketforum.orgista ja Alex onkin sopinut heidän kanssaan osittaisesta kimppakyydistä autiomaahan lähelle New Mexicon Albuequerqueta. Mutta ennen sitä Alexin on matkustettava junalla lähemmän festivaaleja. Homma meinaa epäonnistua jo alussa, sillä Alex on oikealta iältään liian nuori matkustamaan yksin. Onneksi vähän vanhempi, tuntematon poika auttaa esiintymällä Alexin isoveljenä. Matkan aikana Alex tapaa paljon uusia uskomattoman hyväsydämisiä ihmisiä, joista osa on mukana loppuun saakka.
Alexin matka vie hänet kotoa Coloradosta New Mexicoon rakettifestivaaleille, sieltä Las Vegasiin etsimään isää ja tekemään yllättäviä löytöjä. Matkaan liittyykin tässä vaiheessa Alexin siskopuoli Terra, jonka kanssa matkataan seuraavaksi kohti Los Angelesia. Matkaa kertyy lähes 2000 kilometriä ja Alexin on myös päästävä matkaltaan takaisin kotiin.
Matkalla Alexille paljastuu salaisuuksia, jotka muuttavat hänen elämänsä. Tarina etenee suurimmalta osin Alexin tekemien äänitteiden pohjalta ja myös vuoropuheluina henkilöiden välillä, joka tekee tekstistä nopealukuisempaa. Tämä tarina naurattaa hetkittäin ja herättää tunteita. Sen päähenkilö Alex on samaan aikaan nerokas, tietämätön ja suurten ihmeiden äärellä.