หลังจากสูญเสียภรรยาเมื่อ 7 ปีก่อน ด็อกเตอร์ จอห์น ดูลิตเติ้ล (โรเบิร์ต ดาวนีย์ จูเนียร์) ผู้มีความแปลกไม่เหมือนใคร และสร้างชื่อเสียงเป็นหมอและสัตว์แพทย์ของสมเด็จพระราชินีวิคตอเรียแห่งอังกฤษ เขาใช้ชีวิตอย่างสันโดษอยู่หลังกำแพงสูง ซึ่งเป็นที่ตั้งของคฤหาสน์ดูลิตเติ้ลกับสวนสัตว์ที่มีสัตว์หายาก แต่เมื่อพระราชินี (เจสซี่ บัคลีย์) มีพระอาการประชวรอย่างสาหัส ดูลิตเติ้ลจึงต้องออกเดินทางผจญภัยไปยังเกาะในตำนาน เพื่อหาวิธีรักษา พร้อมทั้งรื้อฟื้นสติปัญญาและความกล้าหาญ ต้องต่อสู้กับศัตรูและค้นพบสิ่งมีชีวิตมหัศจรรย์ คุณหมอออกเดินทางไปกับ นักเดินทางวัยเยาว์ (แฮร์รี่ คอลเล็ตต์) และเหล่าเพื่อนที่เป็นสัตว์ดุร้าย อาทิ ลิงกอริลลาผู้มีความกังวล (รามี่ มาเลค), เป็ดสมองนก ผู้กระตือรือล้น (ออคทาเวีย สเปนเซอร์), นกกระจอกเทศจอมถากถาง (คูมาล นานจิเอนี) หมีขั้วโลกที่มองโลกในแง่ดี (จอห์น ซีนา) และ นกแก้วหัวแข็ง (เอ็มม่า ธอมป์สัน) ซึ่งทำหน้าที่เป็นที่ปรึกษาและเป็นสัตว์ที่ดูลิตเติ้ลที่ไว้วางใจ และเชื่อถือมากที่สุด…!!!