Après la perte de sa femme sept ans plus tôt, l'excentrique docteur John Dolittle, célèbre docteur et vétérinaire de l'Angleterre de la reine Victoria, s'est isolé derrière les murs de son manoir avec pour seule compagnie sa ménagerie d'animaux exotiques. Mais quand la jeune reine tombe gravement malade, Dolittle, d'abord réticent, se voit forcé de lever les voiles vers une île mythique, dans une épique aventure à la recherche d'un remède à la maladie. Un périple au cours duquel il rencontre d'anciens rivaux et découvre d'étranges créatures, qui va l'amener à recouvrer son brillant esprit et son courage.