2017 wurde Haynes mit "Wonderstruck" erneut in den Wettbewerb des 70. Filmfestivals von Cannes eingeladen. Dabei handelt es sich um eine gleichnamige Kinderbuchverfilmung nach Brian Selznick (dt. Buchtitel: "Wunderlicht"). Erzählt wird die Geschichte zweier tauber Kinder (dargestellt von Oakes Fegley und Millicent Simmonds) in den USA der Jahre 1927 bzw. 1977, die jeweils nach einem ihnen unbekannten Elternteil suchen. Im selben Jahr wurde ihm der Ehrenleopard des Locarno Festivals zuerkannt. Der Film wurde auch auf der B3 Biennale des bewegten Bildes 2017 gezeigt.