יתום, שומר שעון וגנב, הוגו חי בקירות תחנת רכבת עמוסה בפריז, שם הישרדותו תלויה בסודות ואנונימיות. אך כאשר עולמו מתחבר פתאום עם ילדה מוזרה ואקסצנטרית ואיש זקן מר נפש שמנהל דוכן צעצועים בתחנה, חייו שהיו עד כה שמורים בסוד  נמצאים בסכנה.

ציור מסתורי, מחברת יקרה, מפתח גנוב, אדם מכני והודעה נסתרת מאביו המנוח של הוגו מהווים את עמוד השדרה של המסתורין המורכב, העדין והמסקרן הזה.