두리틀 박사(Dr. John Dolittle: 에디 머피 분)는 아름다운 아내(Archer Dolittle: 오시 데이비스 분)와 귀여운 두 딸(Lisa Dolittle: 크리스틴 윌슨 분 / Maya Dolittle: 킬라 프랫 분 / Charisse Dolittle: 라븐-사이몬 분)을 둔 잘 나가는 의사이다. 그러나 평범하던 그의 인생에 브레이크가 걸렸다. 놀랍게도 두리틀 박사는 동물의 말을 알아들을 수 있게 된 것이다. 동물들과 의사소통이 되는 두리틀 박사. 그로 인해 그의 생활은 뒤죽박죽이 되어 버렸지만 동물들은 신이 나서 그의 집으로 몰려들어 자신들의 사정을 하소연하기 시작한다. 내과 의사였던 두리틀은 갑자기 수의사로 바뀌어 버렸다. 주위에서는 동물 소리를 흉내내고 이상한 행동을 하는 두리틀 박사를 정신병자로 몰아 정신 병원에 보내 버리고 만다. 한편 서커스단의 호랑이가 병에 걸렸다는 소식을 전해들은 두리틀 박사는 병원을 몰래 빠져나오게 되고 호랑이를 고치려는 두리틀 박사의 헌신적인 노력은 시작된다. 그를 찾아내려 일대 소동이 일어나고, 두리틀 박사는 병원에서 대대적인 호랑이 수술 작전에 들어가는데.