In einer Welt der Zukunft, in der die Erde von Aliens bedroht wird, sucht das internationale Militär verzweifelt nach einem militärischen Genie, dem es gelingen kann, die überlegene Flotte des übermächtigen Gegners zu besiegen. Dazu rekrutiert Commander Mazer Rackham potentielle Kandidaten bereits im Kindesalter, um sie in einer Militärschule im All isoliert auf den Kampf gegen die Außerirdischen vorzubereiten. Trainiert werden die Kinder vom hochdekorierten Colonel Hyrum Graff, der immer auf der Suche nach einem würdigen Nachfolger für den legendären Commander Mazer Rackham ist.

Die Geschichte spielt im Jahr 1931 unter den Dächern von Paris. Der 12-jährige Waisenjunge Hugo ebt alleine in den Gemäuern eines gigantischen Pariser Bahnhofs. Seit sein Vater, ein talentierter Uhrenmacher, bei einem Brand ums Leben gekommen ist, versteckt sich Hugo auf dem Dachboden hinter einer großen Bahnhofsuhr. Statt zur Schule zu gehen, muss er die Arbeit seines Onkels übernehmen: Täglich macht er einen Kontrollweg durch die großen Hallen, um alle Bahnhofsuhren in Schuss zu halten und aufzuziehen. Dabei muss er sich vor dem strengen Stationsvorsteher in Acht nehmen, der keine Chance auslässt, seinem Geheimnis auf die Spur zu kommen.