Επτά χρόνια μετά το χαμό της συζύγου του, ο εκκεντρικός Δόκτωρ Ντούλιτλ, ξακουστός γιατρός και κτηνίατρος της Βασίλισσας Βικτώρια, έχει απομονωθεί στην κατοικία του, με μοναδική συντροφιά τα εξωτικά του ζώα. Όταν όμως η νεαρή βασίλισσα αρρωσταίνει σοβαρά, ο αυτοεξόριστος Ντούλιτλ αναγκάζεται να αναχωρήσει για μια επικών διαστάσεων περιπέτεια ώστε να αναζητήσει το αντίδοτο σε ένα μυθικό νησί. Θα πρέπει να επανακτήσει λοιπόν τις ικανότητες και το κουράγιο του, καθώς θα αναζητήσει παλιούς αντιπάλους του και θα ανακαλύψει θαυμαστά πλάσματα. Την αναζήτηση του Ντούλιτλ θα συνοδεύει ένας νεαρός, αυτόκλητος μαθητευόμενος και μια τρελή κομπανία ζώων, η οποία περιλαμβάνει έναν ανήσυχο γορίλα, μια ενθουσιώδη αλλά ανόητη πάπια, μια κυνική στρουθοκάμηλο, μια αισιόδοξη πολική αρκούδα και έναν ισχυρογνώμονα παπαγάλο, ο οποίος μάλιστα εκτελεί χρέη εμπιστευτικού συμβούλου.