Hugo filmi, Brian Selznick'in grafik romanı "The Invention of Hugo Cabret"ten uyarlanarak, Paris tren istasyonunun duvarları arasında yaşayan ve saatlerden sorumlu olan kimsesiz bir çocuğun hikayesini anlatıyor. Film, çocuğun babasından kalan otomatı tamir etme çabası ve bu süreçte Georges Méliès adında bir oyuncakçı ve onun torunuyla tanışması üzerinden, gizemli ve fantastik bir macerayı konu alıyor. Ayrıca, sinema tarihine de göndermeler yaparak, Méliès'in sinemaya olan katkılarını ve Birinci Dünya Savaşı sonrası sinema dünyasının değişimini ele alıyor.