Órfão, guardião dos relógios e ladrão, Hugo vive por entre as paredes de uma movimentada estação de comboios parisiense, onde a sua sobrevivência depende de segredos e do anonimato. Mas quando, repentinamente, o seu mundo se encaixa - tal como as rodas dentadas dos relógios que vigia - com o de uma excêntrica rapariga amante de livros e o de um velho amargo, dono de uma lojinha de brinquedos, a vida secreta de Hugo e o seu segredo mais precioso são colocados em risco. Um desenho misterioso, um bloco que vale ouro, uma chave roubada, um homem mecânico e uma mensagem escondida do falecido pai de Hugo formam a espinha dorsal deste intrincado, terno e arrebatador mistério.