O filme começa com uma descrição de um livro de histórias da vida do veterinário britânico do século 19, Dr. John Dolittle ( Robert Downey, Jr. ), como contou Poly, o papagaio (voz de Emma Thompson). Ele tem a capacidade de se comunicar com os animais e viajaria pelo mundo com sua amada esposa Lily (Kasia Smutniak), encontrando outros animais assustados ou feridos e levando-os ao seu santuário. Um dia, Lily foi velejar em uma viagem com Poly, mas foi pega em uma terrível tempestade onde pereceu. Poly trouxe o anel de Dolittle de volta, e ele ficou tão perturbado que fechou o santuário, afastando-se do contato com outras pessoas. Anos depois, um garoto chamado Tommy Stubbins (Harry Collett) está caçando com seu tio e primo. Ele está nervoso demais para acertar um pássaro e acidentalmente atira em um esquilo chamado Kevin (voz de Craig Robinson). O tio de Stubbins lhe dá uma faca para tirar o esquilo de sua miséria, mas Stubbins leva consigo. ...