Hugo Cabret (Asa Butterfield) je neobyčejný kluk, který po otcově smrti žije na pařížském vlakovém nádraží u strýce alkoholika, jenž tu pracuje jako seřizovač nádražních hodin. Po tátovi Hugo zdědil vynalézavost a robota s klíčovou dírkou ve tvaru srdce, který možná ožije, pokud se do ní vloží ten správný klíč, a předá chlapci otcův vzkaz. Alespoň v to doufá. Neutišitelná zvědavost přivede Huga k nerudnému prodavači mechanických hraček (Ben Kingsley) a od něj i k jeho chráněnce (Chloe Grace Moretz), která, ač je to neuvěřitelné, drží v rukou klíč k rozluštění Hugovy životní záhady. Jak k němu přišla? Jaké tajemství skrývá její adoptivní prarodič, že o něm nesmí nikdo mluvit? Skrývá robot skutečně otcův vzkaz? A dokáže Hugo na všechny tyhle otázky odpovědět dřív, než ho dostihne ruka zákona v podobě přísného nádražního hlídače (Sacha Baron Cohen) a pošle ho do sirotčince?