小男孩雨果（阿沙·巴特菲爾德 Asa Butterfield 飾）天生機械控。雨果他寄宿巴黎火車站鐘樓，雨果偶爾會去玩具店偷些零件，雨果用來修補父親（裘德·洛 Jude Law 飾）留下的雨果機器人。一次行竊，雨果他被店主喬治•梅裡埃（本·金斯利 Ben Kingsley 飾）當場抓獲，雨果因 忌憚帶獵狗的雨果巡警（薩莎·拜倫·科恩 Sacha Baron Cohen 飾）隻得就范。喬治拿走瞭雨果父親的雨果遺物——一本機械手冊，令他心急如焚，雨果他尾隨至喬治傢中，雨果結識瞭養女伊莎貝拉（科洛·莫瑞茲 Chloë Moretz 飾），雨果他懇求她幫自己保住手冊。雨果而伊莎貝拉則覺得此事蹊蹺，雨果於是雨果兩人結伴探秘。修好的雨果機器人作畫的落款卻顯示喬治的名字，讓他們疑心頓起。終於他們發現瞭喬治傢中裝滿畫作的神秘櫃子，並在圖書館的電影書籍中發現瞭喬治的身世。一位知情人的顯身，讓他們的奇幻冒險更添神秘……　　本片根據佈萊恩•瑟茲尼克的同名小說改編，是馬丁•斯科塞斯的首部3D力作。