Barnabas Collins é um lorde do século 18 que foi amaldiçoado por uma bruxa e se tornou um vampiro. Ele fica confinado por dois séculos e se liberta em 1972. Como não tem outra escolha, Barnabas tenta se adaptar a sua nova família e ao mundo moderno.

Paris, anos 30. Hugo Cabret é um órfão que vive escondido nas paredes da estação de trem. Ele guarda consigo um robô quebrado, deixado por seu pai. Um dia, ao fugir do inspetor, ele conhece Isabelle, uma jovem com quem faz amizade. Logo Hugo descobre que ela tem uma chave com o fecho em forma de coração, exatamente do mesmo tamanho da fechadura existente no robô. O robô volta então a funcionar, levando a dupla a tentar resolver um mistério mágico.