هوگو پسر کوچکی است که بعد از مرگ پدر بر اثر سانحه آتش سوزی، نزد دوست او آقای کلود زندگی می کند و تمام تلاشش را به کار می گیرد تا آدم مکانیکی که پدرقصد تعمیرش را داشته، راه بیاندازد. هوگو در ایستگاه راه آهن و بالای ساعت بزرگ ایستگاه زندگی می کند و پدربزرگش (ژورژ) که به دلیل اختلاف با پسر (پدر هوگو) رابطه ای با او نداشته در همان ایستگاه یک دکه اسباب بازی فروشی دارد. هوگو از ترس اینکه پدربزرگ او را نپذیرد تا به حال جرات نکرده این موضوع را مطرح کند تا اینکه دفترچه مربوط به تعمیر آدم مکانیکی دست پدربزرگ افتاده و هوگو مجبور می شود برای به دست آوردن دفترچه اش حقیقت را به ایزابل دختر خوانده پدربزرگ بگوید. ایزابل و هوگو سعی می کنند تا راز افسردگی بابا ژورژ و عدم علاقه او به سینما را بفهمند که ...