Dans le Paris des années 30, le jeune Hugo est un orphelin de 12 ans qui vit dans une gare. Son passé est un mystère et son destin une énigme. De son père, il ne lui reste qu’un étrange automate dont il cherche la clé - en forme de cœur - qui pourrait le faire fonctionner. En rencontrant...
Sur deux époques distinctes, les parcours de Ben et Rose. Ces deux enfants souhaitent secrètement que leur vie soit différente ; Ben rêve du père qu'il n'a jamais connu, tandis que Rose, isolée par sa surdité, se passionne pour la carrière d'une mystérieuse actrice. Lorsque Ben découvre...