Zgodba je postavljena v Pariz, v trideseta leta prejšnjega stoletja. Huho Cabret (Asa Butterfield) je osiroteli deček, ki leta 1931 živi za stenami železniške postaje v Parizu. Njegov pokojni oče ga je naučil popravljati ure in druge mehanizme, stric pa mu dovoli vzdrževati veliko uro na postaji.
Edina stvar, ki ga še povezuje z očetom, je mehanski mož "avtomaton", ki ne deluje brez posebnega ključa. Hugo ga mora najti, če naj bi odklenil skrivnost, za katero misli, da se skriva v njem. Na svoji pustolovščini spozna lastnika trgovinice Georgea Meliesa (Ben Kingsley), ki prav tako dela na železniški postaji, ter njegovo živahno in pustolovščin željno hčer (Chloë Grace Moretz).
Hugo ugotovi, da imajo vsi posebno vez z njegovim očetom in avtomatonom. Vanj je starec spravil spomine, ki zadevajo njegovo preteklost.