Efter att ha förlorat sin fru sju år tidigare, håller den excentriske doktor John Dolittle, berömd läkare och veterinär i drottning Victorias England, sig bakom de höga murarna på Dolittle Manor med endast sina exotiska djur som sällskap. Men när den unga drottningen blir allvarligt sjuk, tvingas Dolittle motvilligt att bege sig ut på ett episkt äventyr till en mystisk ö i jakten på ett botemedel. Under resans gång återfår han sitt mod när han möter gamla motståndare och upptäcker underbara varelser. Dolittle får sällskap av en ung, självutnämnd lärling och en märklig grupp av djur, inklusive en orolig gorilla, en entusiastisk men korkad anka, en cynisk struts, en lättsam isbjörn och en envis papegoja som fungerar som Dolittles mest pålitliga rådgivare.