Da den 12-årige Hugos far dør og efterlader ham en mekanisk dukke, bliver det starten på et kompliceret opdagelsesarbejde. Det giver næring til den ensomme drengs drømme og fører ham sammen med en af fransk films første og største mestre, George Mèliés. Sammen med pigen Isabella afdækker han den gamle filmmagers fascinerende liv og skæbne, mens hans eget liv tager form