Der junge Hugo, gespielt von Asa Butterfield (Wolfman), entdeckt im Paris der 30er-Jahre einen alten beschädigten Automatenmenschen seines verstorbenen Vaters. Beim Versuch, diesen wieder zum Laufen zu bringen, lernt er Isabelle, dargestellt von Chloe Moretz (Kick-Ass) kennen. Gemeinsam lösen sie das Rätsel um den Roboter und entdecken die wahre Herkunft von Hugo. Erfolgsregisseur Martin Scorsese sicherte sich bereits im Jahr der Roman-Veröffentlichung die Filmrechte und feiert damit sein 3D-Debüt.