影片講述了20世紀30年代巴黎12歲孤兒雨果的故事。父親去世後，他的工作就是讓火車站的27個時鐘正常運轉。雨果住在火車站的高墻裏，穿梭在宰熙熙熙攘攘的人群中，躲在大鐘後面，冷眼觀察路人，隱藏秘密。他死去的父親留下的唯壹遺產是壹個壞掉的機器人。為了修復它，雨果必須找到壹把心形鑰匙，他認為這是他父親留下的信息。
雨果在火車站偷零件時被玩具店老板喬治抓住，於是結識了喬治的教女伊莎貝拉。令人驚訝的是，伊莎貝拉恰好有壹把心形鑰匙。有了這把鑰匙，雨果發現了隱藏在機器人身上的秘密。更讓他驚訝的是，玩具店的老板是喬治·梅裏亞，壹個當時已經被遺忘的電影先驅。他的電影深深吸引了雨果和他的父親。
這和那個偉大的作家有關。