Baseado no livro homônimo escrito por Brian Selznick, o longa é dirigido por Martin Scorsese, que após sugestão de sua esposa, aceitou dirigir um filme que sua filha, na época ainda criança, pudesse assistir. "A Invenção de Hugo Cabret" conta a história de Hugo (Asa Butterfield), um garoto de 12 anos que vive em uma estação ferroviária em Paris, nos anos 1930, após ser abandonado pelo seu tio alcoólatra depois da morte de seu pai (Jude Law). Antes de morrer, no entanto, o pai do garoto lhe mostrou uma paixão: um autômato, uma espécie de homem mecânico. Para continuar o trabalho do pai, Cabret rouba peças e ferramentas na loja de brinquedos da estação. Em meio a tantas aventuras, Hugo Cabret conhece Isabelle (Chloe Moretz), a garota com a chave em forma de coração. Essa chave é a peça fundamental para o funcionamento do autômato. Juntos, Cabret, Isabelle e o homem mecânico começam uma nova aventura.