我曾經是個名叫雨果‧卡柏瑞的男孩，
當時我深信一個毀損的機器人會拯救我的命運……
在巴黎火車站的二十七座時鐘後頭，在火車站牆內的暗窄通道裡，十二歲的男孩雨果一直過著不為人知的祕密生活。
孤兒、守鐘人和小偷──雨果以為自己終將以這三重身分悲慘的生活下去，甚至再也無法踏出這座車站……除非，他能修好那個會寫字的機器人！
雨果的爸爸才剛過世不久，他生前是個鐘錶匠，曾在工作的博物館裡發現一個機器人：一個栩栩如生的人偶！這個機器人偶坐在小書桌前，手裡握著筆，似乎隨時都準備傳達訊息。自從雨果看了機器人後，這男孩就跟他父親一樣、全心全意想讓這個機器人再度運作；雨果的爸爸甚至將畫有機器人內部機件的筆記本交給他。
雨果相信，只要修好機器人，一定可以讀見爸爸預留的訊息，明白自己今後將何去何從。
為了修理機器人，這個男孩三番兩次偷取車站玩具店裡的發條玩具，以便拆解出更多適合機器人的零件。沒想到，卻因此引出更複雜、甚至深具意義的祕密！這個男孩的命運，出其不意的和擁有玩具店的老人、機伶的女孩伊莎貝兒交纏在一起。
魔術、電影、夢想……隨著電影運鏡般的鉛筆畫畫面，文字、插畫和照片交替上演，故事情節如同機器人的齒輪和機件，越來越錯綜複雜……