Hugo (Asa Butterfield) è un orfanello che vive nascosto nei meandri della stazione centrale di Parigi e che coltiva due grandi sogni: diventare un illusionista di chiara fama e far funzionare l’automa che il padre gli ha lasciato in eredità prima di scomparire.

Paradossalmente, proprio in un momento di grande difficoltà, Hugo farà l’incontro che darà una svolta alla sua vita: la giovane Isabelle, una ragazzina che forse ha la chiave per risolvere più di un mistero e da quel momento in poi la vita di entrambi prenderà una piega molto… avventurosa.