Auditions
En mars 2010, Martin Scorsese convie Ben Kingsley et Sacha Baron Cohen à son projet, l'un jouera le rôle du réalisateur français Georges Méliès et l'autre l'inspecteur de gare, avant que les jeunes Asa Butterfield et Chloë Moretz ne les rejoignent pour les rôles principaux Hugo Cabret et Isabelle. Quelques jours avant la production, en juin 2010, Jude Law est choisi pour interpréter le père de Hugo, de même que Ray Winstone en Oncle Claude, ainsi que Christopher Lee, Helen McCrory, Frances de la Tour et Richard Griffiths.Ce film marque donc la seconde collaboration de Scorsese avec Jude Law (Aviator, 2004) et Ben Kingsley (Shutter Island, 2010).