Après avoir perdu sa femme sept ans auparavant, l’excentrique Docteur John Dolittle (Robert Downey Jr.), un docteur célèbre et le vétérinaire de la Reine Victoria, d’Angleterre s’exile derrière les hauts murs de son manoir, avec pour seule compagnie, sa ménagerie d’animaux exotiques. Mais quand la jeune reine (Jessie Buckley) tombe gravement malade, Dolittle est forcé malgré lui à embarquer dans une aventure épique vers une île mythique afin de trouver un remède. En chemin, il affrontera de vieux adversaires et découvrira des merveilleuses créatures.