故事的主人公是一个叫雨果的男孩，雨果的爸爸生前是个钟表匠，曾在工作的博物馆里发现一个坏了的但精致巧妙的机器人，父亲一面修理机器人，一面将修理的步骤写在笔记本里，并将笔记本作为生日礼物送给雨果。后来父亲离奇地丧生于博物馆的大火中，雨果执著地想修好这个能写字的机器人，想通过机器人写的字得知父亲想留给自己的信息。为了修理机器人，雨果经常去玩具店老人那里偷玩具，以便拆解出更多适合机器人的零件，却被老人逮个正着。老人发现了笔记本，非常震惊并没收了笔记本。在几经周折之后，在老人收养的女孩儿伊莎贝尔的协助下，雨果终于拿回了笔记本，修好了机器人。但是，机器人并没有像他们想象的那样，写出父亲留给自己的任何字。失望之时，他们却突然发现，机器人展示给他们更为离奇和复杂的信息。机器人最终写了什么？这里面为何有这样多的巧合？不要以为故事到这里就结束了，其实，它正是另一个故事的开始，而由此引出更复杂、更惊人的秘密。雨果的命运，以及周围人的命运，都随之发生了翻天覆地的变化。魔术、电影、梦想……构成了这个复杂神奇的悬疑故事。