Efter att ha förlorat sin fru sju år tidigare, håller sig den excentriska Dr. John Dolittle, den berömda läkaren och veterinären i drottning Victorias England, 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 på jakt efter ett botemedel. Under resan återfår han sitt mod när han möter gamla motståndare och upptäcker underbara varelser.
Läkaren 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.