'Hugo' fortæller historien om den forældreløse dreng Hugo, der bor inde i væggene på en banegård i 1930ernes Paris. Her varetager han opgaven med at fikse og trække urene op på hele stationen. Inden Hugos far døde arbejdede de to sammen på at restaurere en mekanisk figur - et projekt som driver Hugos tilværelse. Han mangler blot en nøgle formet som et hjerte, før figuren igen kan virke. Med hjælp fra en eventyrlysten pige finder han ud af, at der måske kan være en forbindelse mellem hendes gnavne gudfar og farens figur.