1937. La mort de son mari l'ayant laissée sans revenus, Simone Sauvelle accepte de quitter Paris pour occuper un emploi de secrétaire particulière en Normandie. Lazare Jann, son employeur, est un génial inventeur de jouets. Il vit dans une immense propriété en compagnie de sa femme, très malade, qui n'a pas quitté son lit depuis vingt ans. Passionnément amoureux d'elle, il la soigne personnellement. Simone Sauvelle, sa fille Irène, quinze ans, et Dorian, son jeune fils, sont immédiatement séduits par la grande gentillesse de Lazarus. Ils tombent aussi sous le charme de Cravenmoore, son extraordinaire demeure. Composée d'innombrables pièces et corridors qui se perdent dans l'obscurité, elle est peuplée de marionnettes qui semblent mener une existence indépendante. Hannah, la jeune domestique de Lazarus, devient vite l'amie d'Irène, à laquelle elle présente Ismaël, son beau cousin. Et très naturellement les deux adolescents tombent amoureux l'un de l'autre, tandis qu'une douce amitié rapproche Lazarus et Simone. C'est alors qu'une force criminelle prend possession de Cravenmoore, comme si l'amour et l'affection lui étaient insupportables. Ombre plus noire que les recoins les plus obscurs, elle tue Hannah, cherche à assassiner Irène et Ismaël, attaque Simone, Dorian et Lazarus. Pourquoi manifeste-t-elle tant de jalousie et de haine ? Et quelles sont ses motivations ? En trouvant dans un phare abandonné le journal intime d'une jeune femme disparue des années auparavant, Irène et Ismaël percent peu à peu le mystère de cette force désespérée. Et c'est dans une chambre isolée, au bout d'un long couloir gardé par des marionnettes possédées par une folie homicide, près d'une femme oubliée du monde depuis vingt ans, que les deux adolescents doivent aller traquer la vérité.
Caitlin, une jeune Américaine de seize ans aveugle de naissance, se voit proposer par un chercheur japonais une prothèse qui remédierait à la défaillance de son nerf optique. Dans un premier temps, la prothèse ne fonctionne pas bien et la jeune fille voit des figures géométriques dont elle parvient à comprendre qu'elles représentent le réseau Internet. Celui-ci, partiellement éveillé à la conscience, reçoit ce que voit l'oeil de Caitlin et découvre un nouvel univers. Une étrange amitié naît alors entre la jeune fille et cette Intelligence Artificielle nommée Webmind. Mais Watch, l'agence gouvernementale chargée de surveiller les communications mondiales, découvre Webmind et, convaincue qu'elle représente un risque pour la sécurité nationale, décide sous la houlette du colonel Hume et de son équipe de l'éradiquer par tous les moyens possibles.
Après Éveil et Veille, Merveille conclut en fanfare la trilogie de Robert J. Sawyer consacrée à l'émergence d'une Intelligence Artificielle aux pouvoirs largement surhumains - voire quasi divins - à partir d'Internet mais ne pouvant subsister sans l'aide de l'humanité.