Чудо гриб или чудо-гриб — как правильно?

Правильно: чудо-гриб.

Из словаря: чудо-... - первая часть сложных слов, пишется через дефис: чудо-печка, чудо-дерево.

Как это объяснить?

По новым правилам (справочник под ред. Лопатина) два нарицательных существительных образуют сложное слово и всегда пишутся через дефис.

По правилам Розенталя допускается раздельное написание для сочетаний вида старик (старый) сторож, богатырь всадник, но в этом случае приложение, стоящее на первом месте и имеющее определительное значение, должно склоняться.

Но слово "чудо" не склоняется (чудо-гриба, чудо-дерева), поэтому и по Розенталю слово будет писаться через дефис.