Paris, dans les années 20, Hugo, 10 ans, orphelin, vit dans la gare Montparnasse. Il lui reste de son père horloger un.mysterieux automate qu'il tente de réparer.
Film vu en 2D mais Scorsese l'a réalisé pour une projection en 3D.
Certains adoreront, d'autres détesteront cette esthétique de jeu vidéo, mais dans les deux cas il sera difficile d'en faire abstraction tant elle prend de place, au point qu'elle tue toute forme d'émotion. Même les effets comiques ne fonctionnent pas. Le scénario se déploie de façon un peu bancale et accusé quelques coups de mou. Ainsi, le film vaut surtout pour l'hommage rendu au prémices du cinéma (les frères Lumière, Harold Lloyd, Charlie Chaplin..) et à Georges Méliès.
A travers la quête d'Hugo et de son amie Isabelle, Scorsese conte l'incroyable sens de l'illusion du cinéaste et à son destin. Après guerre, Méliès dû arrêter le cinéma, vendre toutes ses copies de ses films qui furent brûlés. Il prit une boutique de jouets dans la gare Montparnasse avant de retrouver la reconnaissance de son œuvre.