在巴黎火车站钟楼寄宿的年轻机械控儿童( interpret as "A young prodigy in mechanical skills, living at the clocktower of Paris train station") ,名为雨果(interpret as "Raindrop"),偶尔会从玩具店偷走零件来修复留下的机器人,由父亲(interpret as "Father figure played by Jude Law)。
一天,他被店主乔治•梅里埃( Ben Kingsley 饰)抓获,由于害怕带猎狗的警察(Sacha Baron Cohen 饰),只好投降。乔治夺走了雨果的遗物 -- 一本机械手册,使他感到极度焦虑,于是他在追逐乔治的过程中,与乔治养女伊莎贝拉( Chloë Moretz 饰)相遇。他们之间产生了互动,雨果求助于伊莎贝拉帮忙保护手册。
而伊莎贝拉则觉得这个事情有些奇怪,于是她带着雨果一起进行探寻。由于修好的机器人画出的签名却显示出了乔治的名字,两人逐渐对此产生疑虑。最终,他们发现了乔治家中装满艺术作品的神秘箱子,并在图书馆的电影集中找到了乔治的身世信息。一个知情者的出现使他们的神秘冒险更加迷雾磨难...
基于布莱恩•瑟兹尼克同名小说改编,这部3D作品是马丁·斯科塞斯首部创作。