Στα 1930, ένα ορφανό αγόρι ζει κρυμμένο μέσα στις στοές ενός σιδηροδρομικού σταθμού στο Παρίσι. Όταν ο Ουγκό συναντά μια χαλασμένη μηχανή, ένα εκκεντρικό κορίτσι κι έναν ψυχρό γέρο ιδιοκτήτη καταστήματος παιχνιδιών μπλέκεται σε μια μαγική, μυστηριώδη περιπέτεια που θα μπορούσε να θέσει σε κίνδυνο όλα του τα μυστικά.

Κοντινό μέλλον. Τα παιδιά ενός γερασμένος πρώην κατάδικου, του Φρανκ, προσλαμβάνουν ένα ρομπότ για τον προσέχει. Ο Φρανκ, όμως, δεν έχει ξεχάσει το παρελθόν του και θα χρησιμοποιήσει το ρομπότ για να κάνει ληστεία, ώστε να ρίξει τη βιβλιοθηκάριο της γειτονιάς, την Τζένιφερ.

Η Γκάμπι και η Μέι δεν ιδρώνουν καν με τον κύκλο μαθημάτων για επιστήμες σε προηγμένο επίπεδο και τα διαγωνίσματα μαθηματικών, αλλά το να συνηθίσουν στο περιβάλλον του σχολείου δεν είναι και τόσο εύκολο. Έτσι, χρησιμοποιώντας το λογισμικό σχεδίασης του πατέρα της Μέι, τα κορίτσια καταπιάνονται με τη δημιουργία μιας έκδοσης υψηλής ευκρίνειας του εικονικού αγοριού της Μέι, του Άλμπερτ, ο οποίος συγκεντρώνει όλα τα χαρίσματα που κάθε κορίτσι του γυμνασίου ονειρεύεται σε ένα αγόρι.

2038. Ο George Almore εργάζεται πάνω σε μια πολύ προηγμένη τεχνητή νοημοσύνη, που φαντάζει ισάξια της ανθρώπινης. Το τελευταίο πρωτότυπο είναι σχεδόν έτοιμο. Αυτή η ευαίσθητη φάση είναι και η πιο ριψοκίνδυνη. Πόσο μάλλον όταν κρύβει και έναν ειδικό σκοπό, να ενωθεί ξανά με την νεκρή σύζυγό του.

Σε μια βόλτα στο δάσος, ο πιτσιρικάς Τζέιμς βρίσκει ένα πανέξυπνο ρομπότ. Αποστολή του τώρα είναι να το σώσει από τα χέρια ενός επιχειρηματία με σκοτεινά πλάνα.