C'est le producteur Graham King, qui a notamment collaboré avec Scorsese sur Gangs of New York (2002) et Aviator (2004), qui a proposé au réalisateur d'adapter L'invention d'Hugo Cabret, le roman de Brian Selznick. Martin Scorsese, cet ancien gamin qui crapahutait dans le quartier de "Little Italy" à New York dans les années 50, se souvient des prémices du projet : "On m’a donné le livre voilà environ quatre ans, et ce fut un choc, une vraie révélation. Je me suis assis et je l’ai lu d’une traite. Je me suis tout de suite reconnu dans l’histoire de ce garçon, sa solitude, son lien avec le cinéma, les rouages de la créativité."
Au total, ce ne sont pas moins de 15 automates qui ont été fabriqués pour le film. Chacun d’entre eux était destiné à effectuer un mouvement différent et répondait donc à un besoin bien précis de l’histoire.
L'impressionnante scène de l’accident ferroviaire, dans laquelle une locomotive hors de contrôle traverse la gare, a été filmée à partir d'une maquette miniature à l'échelle 1/4. La construction du train de 4,5 mètres de long et de la baie vitrée de 6 mètres de haut a demandé quatre mois de travail, pour une reconstitution de l’accident qui n'a en réalité duré qu’une seconde et demie ! La scène a toutefois été retravaillée en studio et ralentie lors du montage final. A noter qu'une telle catastrophe s’est réellement produite à la gare Montparnasse le 22 octobre 1895 !
Pour jouer le rôle du chien menaçant du chef de gare, la production a eu recours à trois dobermans (Blackie qui apparaît dans la plupart des scènes, et Enzo et Borsalino comme doublures) spécialement dressés par Mathilde De Cagny. La dresseuse a également supervisé l’utilisation de teckels à poils longs, d'un chat et de plusieurs pigeons. Souvent placée dans la foule, son rôle consistait à diriger les animaux lors des prises de vues. Pour les scènes plus compliquées, elle portait un costume spécial "fond vert" afin qu'elle puisse disparaître facilement en postproduction !
Le film se dote d'un certain nombre de caméos plus ou moins détectables. Parmi eux, on peut citer Johnny Depp, qui incarne un peintre de rue appelé Monsieur Rouleau, Michael Pitt, qui lui s'improvise projectionniste, ainsi que le réalisateur du film, Martin Scorsese lui-même, qui fait une brève apparition en revêtant le costume d'un photographe.
C'est Chris Wedge, réalisateur de la saga d'animation L'Age de Glace, qui était à l'origine pressenti pour réaliser Hugo Cabret.
Pour les besoins du film, certaines pièces de la Sorbonne ainsi que certaines parties de la bibliothèque Sainte-Geneviève du 5ème arrondissement parisien ont été redécorées à la mode des années 30. Même chose pour le square Louis-Jouvet et la place Edouard VII, situés dans le 9ème arrondissement, qui, eux aussi, ont eu droit à ce relooking exceptionnel durant ces quelques jours de l'été 2010.
L'équipe du film a débuté le tournage en juin 2010 aux studios de Shepperton et de Longcross, dans le comté de Surrey près de Londres, puis a posé ses valises à Paris du 16 au 25 août.
Johnny Depp, le pirate des Caraïbes le plus célèbre du cinéma, est présent au casting technique du film en tant que coproducteur.
Dans Hugo Cabret, Martin Scorsese dirige pour la seconde fois Jude Law, après Aviator, et Ben Kingsley, après Shutter Island.
Le scénariste de Hugo Cabret, John Logan, a rédigé le scénario d'Aviator de Martin Scorsese en 2004.
Graham King et sa société de production GK Films ont obtenu les droits pour l'adaptation cinématographique de l'ouvrage de Brian Selznick, L'Invention de Hugo Cabret, juste après sa publication en janvier 2007.
Le titre original du film a été raccourci à Hugo. Le titre français quant à lui conserve bien le nom de famille du petit héros.
Martin Scorsese, qui n'avait jusqu'à présent jamais dépassé la barre des 100 millions de dollars de budget pour un film, s'est vu accorder un chèque d'un montant pharaonique de 170 millions pour Hugo Cabret.
Pour les besoins du jeu vidéo L'invention d'Hugo Cabret, disponible sur les Nintendo DS et 3DS en novembre 2011, Jude Law s'est une nouvelle fois glissé dans la peau de son personnage pour doubler quelques répliques. Il n'en a pas été de même pour Asa Butterfield, lequel incarne le petit Hugo dans le film, puisque c'est Joshua Seth, 40 ans, qui a été choisi pour doubler l'orphelin !
Martin Scorsese est un habitué des restrictions du CSA. Déjà dans les années 60, The Big Shave, l'un de ses premiers courts métrages, avait bénéficié d'une interdiction au jeune public. Il en a été ainsi pour la quasi totalité de son œuvre. Avec Hugo Cabret, il signe là son premier film tout public depuis 18 ans, le dernier en date étant Le Temps de l'innocence.
Leonardo DiCaprio n'apparaît pas au casting d'Hugo Cabret ! Une nouvelle aux allures de surprise car depuis 9 ans, Martin Scorsese l'a embauché pour tous ses longs-métrages. Jusque là, le tandem nous avait émerveillés dans Gangs of New York (2002), Aviator (2004), Les Infiltrés (2006) et Shutter Island (2010).
Le film Hugo Cabret est une adaptation du livre L'Invention de Hugo Cabret (2008), de Brian Selznick. L'œuvre a remporté le prix Randolph Caldecott du meilleur livre illustré pour enfants. En effet, plus de la moitié de ses 533 pages sont des illustrations décrites par le New York Times en 2008 comme étant "semblables au storyboard d'un film".
Martin Scorsese, connu pour des films sombres et violents comme Taxi Driver (1976), Les Affranchis (1990) et Gangs of New York (2002), signe avec Hugo Cabret sa première aventure pour enfants. Il s'agit également de sa première expérience avec la technologie 3D avec laquelle il "rêvait de travailler", d'après ses propres mots.
Avec des difficultés d'adaptation à la 3D, Martin Scorsese a pris bien plus de temps que prévu pour le tournage de chaque plan, et le délai de production a été dépassé de plusieurs mois. Le budget du film est même supérieur à celui d'Inception...