Příběh se odehrává na pařížském nádraží začátkem 30. let minulého století, kde v ústraní žije osamělý chlapec Hugo (Asa Butterfield). Jeho tatínek nedávno tragicky zahynul při požáru muzea a ona teď na nádraží pomáhá svému strýci se seřizováním hodin. Hugo se usilovně touží dostat k poslední zprávě od svého otce, kterou má skrývat záhadný mechanický muž. Toho se chlapec snaží sestavit podle návodu a sled událostí ho svede dohromady s tajemným nádražním prodavačem hraček Georgem (Ben Kingsley) a jeho chráněnkou Isabelle (Chloë Grace Moretzová). Ta se stane jeho blízkou kamarádkou a společně pak odhalují vzrušující minulost slavného filmaře Georgese Méliese, báječného muže s obrovskou fantazií, pro něhož kinematografie představovala novou formu magie a příležitost zachytit vlastní sny...