Главный герой – мальчик по имени Хьюго. Он очень рано стал сиротой – мать умерла во время родов, а отец, воспитывавший мальчика, погиб во время пожара в музее. Его отец был очень умным человеком и к тому же хранил много тайн, которые теперь и приходится разгадывать Хьюго. Одной из таких тайн является странный робот. Это была последняя работа отца, которую он вместе с сыном сделал незадолго до смерти. Но оставалось найти только одну единственную деталь, благодаря которой робот пришел бы в действие – ключ. Именно он нужен, чтобы запустить сложный механизм.
В поисках ключа и разгадки тайны робота мальчик знакомится с хозяином лавки, в которой можно отремонтировать различные механизмы. Но хозяин лавки, Джордж Мельез, однажды увидел у мальчика в руках блокнот, где были чертежи его отца, и отобрал его. Но наш главный герой так просто не сдастся, поэтому ему приходится вернуться в лавку, чтобы забрать записи. Тогда-то он и встречается с Изабель, своей ровесницей, которая готова помочь Хьюго вернуть то, что ему принадлежит. С этого момента начнутся увлекательные приключения, которые приблизят Хьюго к разгадке самой главной тайны в его жизни. Но теперь он не один, у него есть друзья.