หลังจากสูญเสียภรรยาเมื่อเจ็ดปีก่อน ด็อกเตอร์ จอห์น ดูลิตเติ้ล (ดาวนีย์) ผู้มีความแปลกไม่เหมือนใครและสร้างชื่อเสียงเป็นหมอและสัตว์แพทย์ของสมเด็จพระราชินีวิคตอเรียแห่งอังกฤษ เขาใช้ชีวิตอย่างสันโดษอยู่หลังกำแพงสูง ซึ่งเป็นที่ตั้งของคฤหาสน์ดูลิตเติ้ลกับสวนสัตว์ที่มีสัตว์หายาก แต่เมื่อพระราชินี (เจสซี่ บัคลีย์ จาก Wild Rose) มีพระอาการประชวรอย่างสาหัส ดูลิตเติ้ลจึงต้องออกเดินทางผจญภัยไปยังเกาะในตำนาน เพื่อหาวิธีรักษา พร้อมทั้งรื้อฟื้นสติปัญญาและความกล้าหาญ ต้องต่อสู้กับศัตรูและค้นพบสิ่งมีชีวิตมหัศจรรย์ คุณหมอออกเดินทางไปกับนักเดินทางวัยเยาว์ (แฮร์รี่ คอลเล็ตต์) และเหล่าเพื่อนที่เป็นสัตว์ดุร้าย อาทิ ลิงกอริลลาผู้มีความกังวล (รามี มาเล็ก เจ้าของรางวัลออสการ์), เป็ดสมองนก ผู้กระตือรือล้น (เจ้าของรางวัลออสการ์ ออคตาเวีย สเปนเซอร์), นกกระจอกเทศจอมถากถาง (คูเมล นันจานี จาก The Big Sick) หมีขั้วโลกที่มองโลกในแง่ดี (จอห์น ซีนา จาก Bumblebee) และนกแก้วหัวแข็ง (เจ้าของรางวัลออสการ์ เอ็มม่า ธอมป์สัน) ซึ่งทำหน้าที่เป็นที่ปรึกษาและเป็นสัตว์ที่ดูลิตเติ้ลที่ไว้วางใจและเชื่อถือมากที่สุด