Na het verlies van zijn vrouw zeven jaar eerder, kluistert de excentrieke Dr. John Dolittle, de befaamde dokter en dierenarts van Queen Victoria's England, zich achter de hoge muren van Dolittle Manor met enkel zijn bende exotische dieren als gezelschap. Maar als de jonge koningin ernstig ziek blijkt te zijn, wordt een aarzelende Dolittle gedwongen om op een episch avontuur naar een mythisch eiland te vertrekken, op zoek naar een remedie terwijl hij oude tegenstanders kruist en wonderlijke wezens ontdekt. De dokter wordt op zijn zoektocht vergezeld door een jonge, zelfbenoemde leerling en een hele reeks dieren waaronder een angstige gorilla, een enthousiaste eend, een kibbelend duo cynische struisvogels, een vrolijke ijsbeer en een eigenwijze papegaai, die fungeert als Dolittle's meest betrouwbare raadgever en vertrouweling.