La película va moviéndose entre diferentes épocas.

Tiempo actual: un anciano Jacob Jankowski (Hal Holbrook) va a un circo y, como está solo y frágil, el dueño del circo, Charlie, lo lleva a su remolque mientras intenta contactar con la residencia de ancianos de la que salió. Jacob le cuenta que trabajó para un circo cuando era joven y le cuenta su historia.

1931: los padres de Jacob (Robert Pattinson) mueren en un accidente de coche el día que debe realizar su examen veterinario final en Cornell. Al descubrir que sus padres están en bancarrota y que su casa y negocio fueron embargados por el banco, Jacob abandona la escuela y, desesperado por comenzar de nuevo, se sube al tren de un circo. Al principio, trabaja haciendo pequeñas tareas, pero luego se le presenta a August (Christoph Waltz), el dueño del circo y le dice que es veterinario. August lo contrata de inmediato. Jacob comienza a tratar a los animales del circo y se convierte en intimo de la esposa y actriz de August, Marlena (Reese Witherspoon).

Con el circo en crisis financiera, August compra un elefante llamado Rosie, quien está convencido de que ayudará a vender más entradas y devolverá la rentabilidad al circo. Jacob y Marlena se unen con el elefante, pero en su primera actuación con Marlena montándola, Rosie se "porta mal" y Marlena sale herida. Furioso, August golpea a Rosie y Jacob comienza a presenciar de primera mano su crueldad. Sin embargo, por pura suerte, Jacob descubre que Rosie entiende las ordenes en polaco y se da cuenta de que el elefante no se está portando mal, simplemente no lo entiende. Después de que Jacob se lo cuenta a August, comienzan a entrenar a Rosie en polaco y todo va bien.

Una noche, Marlena hace una fiesta para celebrar el éxito de August, pero este lo malinterpreta, pensando que hay algo entre Jacob y su esposa. Se enfurece, golpea a Jacob y golpea a Marlena. Escapan a un hotel donde admiten sus verdaderos sentimientos y hacen el amor, pero los hombres de August los encuentran y arrastran a Marlena de regreso al circo. Jacob lo sigue.

Al día siguiente, Marlena y Jacob prometen huir juntos después de la actuación final de Marlena con Rosie. Sin embargo, durante la presentación, varios empleados de circo descontentos dejan salir a todos los animales de sus jaulas, causando una estampida. August coge a Marlena mientras intenta escapar y él intenta estrangularla. La elefanta Rosie ve lo que está sucediendo y golpea a August con ella.

El circo cierra, Marlena y Jacob se van juntos. Jacob aprueba su examen veterinario final y finalmente se unen al circo Ringling Bros. y tienen cinco hijos.

De vuelta al día actual: el anciano Jacob revela que él y Marlena se quedaron con Rosie, primero cuando fueron a Ringling Bros. y luego cuando se convirtió en el veterinario principal en un zoológico. Rosie murió a una edad avanzada, al igual que Marlena, y ahora Jacob está solo en una residencia de ancianos. Jacob le pregunta a Charlie si podría convertirse en el nuevo vendedor de entradas de el circo y Charlie acepta.