1930-ųjų Prancūzija. Hugo – dvylikametis našlaitis, gyvenantis traukinių stotyje. Kasdien girdėdamas dundančius traukinio bėgius vaikinas gyvena su alkoholiku dėde ir beprotiškai ilgisi gaisre žuvusio tėčio – talentingo laikrodininko. Kadaise tėtis sūnui parodė robotą – metalinę žmogaus figūrą, sėdinčią užstalėje ir laikančią plunksną. Nuo tos dienos mažasis Hugo susižavėjo neįtikėtinu mechanizmu, o po tėčio mirties ryžosi bet kokia kaina išsiaiškinti roboto veikimo principą ir priversti jį judėti. Kartą, bėgdamas nuo piktai nusiteikusio stoties policininko Hugo susiduria su Izabele – keista mergaite, po kaklu nešiojančia raktą, idealiai tinkantį Hugo lėlei-robotui. Veikdami kartu vaikai siekia įminti roboto paslaptį. Izabelės rakto dėka jiedu įkelia koją į kitą realybę ir patenka į nuostabų pasaulį. Džiaugdamiesi savo atradimu vaikai suvokia, jog išradimas domina ne tik juos. Tikrieji pavojai jau alsuoja Hugo ir Izabelei į nugarą.