Hugo egy árva kisfiú, aki titokban egy párizsi vasútállomás falában lakik. Egy furcsa kislány segítségével megpróbálja kideríteni, milyen rejtélyes kapcsolat köti össze nemrég elveszített édesapját, az alatta lévő emeleten lakó goromba játékbolt-tulajdonost és egy szív alakú lakatot, amelynek látszólag nincs meg a kulcsa.