En 1968, John Dolittle, un niño de cinco años, demuestra su capacidad para oír lo que dicen los animales, empezando por su propio perro. John hace preguntas a su perro como: "¿Por qué los perros se huelen el culo?" y la respuesta del perro es que es su propia forma de darse la mano, y John lo hace cuando conoce a su nuevo director. Su comportamiento horroriza a su padre Archer, que contrata a un sacerdote local para que realice un exorcismo a John con el fin de sacar el "demonio" de él. Durante el examen, el perro muerde y ataca al sacerdote, por lo que Archer lo despide. Tras esta terrible experiencia, John deja de hablar con los animales.

Treinta años después, en 1998, John es médico y cirujano y vive en San Francisco, California. Está felizmente casado con su esposa Lisa, y tiene dos hijas, la típica adolescente Charisse, y la empollona Maya, que tiene como mascota una cobaya llamada Rodney, y lo que ella cree que es un huevo de cisne, que espera que se una a ella al eclosionar. Una gran empresa médica propiedad del Sr. Calloway pretende comprar la consulta de John, un acuerdo que entusiasma a uno de sus colegas, el Dr. Mark Weller, aunque su otro colega, el Dr. Gene Reiss, se muestra escéptico ante el trato debido a la posibilidad de reducir pacientes y personal.

La familia de John se va de vacaciones, mientras que John vuelve al trabajo para ver a un paciente y luego recoger a Rodney. De camino a casa, casi atropella accidentalmente a un perro con su todoterreno, lo que provoca que el perro le regañe enfadado. Después, mientras John conduce hacia la cabaña en la que se aloja su familia con Rodney en el coche, Rodney empieza a hablar con John, haciéndole creer que está sufriendo un colapso mental. John se somete a un TAC después de que los animales empiecen a pedirle favores cuando ayuda a un búho herido, y entonces adopta sin darse cuenta al perro que atropelló, llamándolo finalmente Lucky. Más tarde, John empieza a ayudar en secreto a varios animales, incluido un tigre de circo suicida llamado Jake, que sufre una gran vena cerebral. A través de todo esto, John empieza a aprender a apreciar de nuevo su don, y en un momento dado confía tanto a Lucky como a Mark que nunca se había sentido entusiasmado con su trabajo en años. Sin embargo, Lisa y Mark le sorprenden practicando la reanimación cardiopulmonar a una rata y le internan en un psiquiátrico.

Creyendo que su don es un estorbo, John rechaza toda anormalidad en su vida y vuelve al trabajo, pero al hacerlo, condena al ostracismo también a Maya, que llega a creer que le cae mal. Maya le confiesa a Archer que le gustaba la idea de que su padre hablara con los animales, y John cambia de opinión cuando escucha la conversación. Le confiesa a Maya que no le gusta, pero que la quiere por lo que es, y la anima a seguir siendo lo que quiere ser.

John se disculpa entonces con Lucky, y juntos, sacan a escondidas a Jake del circo y lo llevan al hospital para operarlo, la misma noche en que se celebra una fiesta en la que Calloway comprará la compañía. Mark y Gene atrapan a John, pero Gene se cansa de la actitud codiciosa de Mark y opta por ayudar a John. Pronto, Jake es expuesto delante de todos en la fiesta, y todos ven como John y Gene operan a Jake en el quirófano. Archer revela a Lisa que el don de John es real, animándola a aventurarse en el quirófano y mantener a Jake tranquilo mientras John y Gene descubren que Jake sufre un coágulo de sangre y lo extraen con éxito, salvando la vida de Jake. John rechaza entonces la oferta de Calloway de comprar el local y acepta oficialmente su don de hablar con los animales.

John se convierte en médico y veterinario, aceptando su habilidad para hablar con los animales. El huevo de Maya eclosiona en una cría de caimán, y la escena final muestra a John y Lucky caminando juntos por la calle con John hablando de que va a tratar a los animales y a las personas, y Lucky hablando de que quiere un trato diferente a partir de ahora. A continuación, el búho persigue a las ratas.