小男孩雨果（阿沙·巴特菲尔德AsaButterfield饰）天生机械控。他寄宿巴黎火车站钟楼，偶尔会去玩具店偷些零件，用来修补父亲（裘德·洛JudeLaw饰）留下的机器人。一次行窃，他被店主乔治•梅里埃（本·金斯利BenKingsley饰）当场抓获，因忌惮带猎狗的巡警（萨莎·拜伦·科恩SachaBaronCohen饰）只得就范。乔治拿走了雨果父亲的遗物——一本机械手册，令他心急如焚，他尾随至乔治家中，结识了养女伊莎贝拉（科洛·莫瑞兹ChloëMoretz饰），他恳求她帮自己保住手册。而伊莎贝拉则觉得此事蹊跷，于是两人结伴探秘。修好的机器人作画的落款却显示乔治的名字，让他们疑心顿起。终于他们发现了乔治家中装满画作的神秘柜子，并在图书馆的电影书籍中发现了乔治的身世。一位知情人的显身，让他们的奇幻冒险更添神秘……
本片根据布莱恩•瑟兹尼克的同名小说改编，是马丁•斯科塞斯的首部3D力作。
凯特·温斯莱特 , 安迪·萨姆伯格 , 亚历山大·斯卡斯加德 , 玛丽昂·歌迪亚 , 乔什·奥康纳 , 安德丽娅·赖斯伯勒 , 诺米·梅兰特 , 詹姆斯·莫瑞 , 塞缪尔·巴奈特 , 恩里克·阿尔切 , 阿琳泽·科纳 , 帕特里克·米勒 , Camilla Aiko , 琪塔·昂罗 , 文森特·科隆布 , 托尼·戈亚诺维奇 , Sean Duggan , 哈丽特·雷奇 , Katalin Ruzsik , 阿妮塔·马若尔
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