“A invenção de Hugo” conta a história de um órfão que vive em segredo nas paredes de uma estação de comboios de Paris.

Com a ajuda de uma rapariga excêntrica, ele procura a resposta para uma misteriosa ligação entre o pai que perdeu recentemente, o mal humorado dono de uma loja de brinquedos que vive por baixo dele e uma fechadura em forma de coração, aparentemente, sem chave.