Дія розгортається у Франції початку 30-х років минулого століття. Головний герой, хлопчик-сирота Гюго, який проживає в стінах паризького вокзалу зі своїм дядьком-алкоголіком, випадково знаходить таємничий механізм, створений знаменитим фільммейкером Жоржем Мельєс. Ця знахідка запускає ланцюгову реакцію дивовижних подій, які в кінцевому підсумку допоможуть Гюго розгадати таємницю його покійного батька.