30-е годы, Франция. Хьюго - сирота и вынужден жить в стенах парижского вокзала вместе со своим дядей. Однажды он находит необычный механизм, созданный Жоржем Мельесом. Однако, чтобы запустить механизм, необходим ключ, которого у Хьюго, к сожалению, нет. На вокзале можно познакомится с кем угодно, и, именно благодаря одной из таких случайных встреч, Хьюго знакомится с девочкой, чей кулон очень похож на ключ от таинственного механизма.