剧情讲述维多利亚时代的英国乡村，兽医杜立德医生能够与野兽谈话，但被别人以此为由关进了精神病医院。他逃出后，与朋友一起到南海寻找珍奇异兽。
1845 年，在英格兰西部的港口小镇普德比沼泽地，马修·马格带着他的年轻朋友汤米·斯塔宾斯，带着一只受伤的鸭子去见他的朋友、古怪的约翰·杜立特医生（他声称他是约翰·杜立特医生）。是世界上最好的兽医，因为他可以与动物交谈。杜立特曾经是一名医生，他与一大群各种动物生活在一起，其中包括一只名叫波利尼西亚的会说话的蓝黄金刚鹦鹉，以及一只黑猩猩一只名叫“Chee-Chee”的狗，一只名叫“Jip”的狗，还有一只名叫“Gub-Gub”的小猪。他解释说，他家里饲养的许多动物对他的人类病人造成了严重破坏，他们开始去其他地方满足医疗需要，因此他的妹妹莎拉（担任他的管家）要求他处理掉这些动物，否则她会离开，他选择了动物。波利尼西亚随后透露，她能讲 2000 多种动物语言，并主动提出教杜立德，让他成为一名动物医生。杜立特说，他现在可以说近 500 种动物语言，目前他正在学习如何与海洋生物交谈，以便为即将到来的寻找传说中的大粉红海蜗牛的探险活动做好准备。
第二天早上，杜立德正在治疗一匹近视的马，这匹马的主人，当地的地方法官贝洛斯将军突然闯入，指责他偷了这匹马。贝洛斯最终被臭鼬赶走了，他的侄女艾玛·费尔法克斯斥责杜立德的粗鲁和对人类缺乏同情心。杜立特表达了他对她猎狐叔叔的蔑视，也对她表示蔑视，他说她什么也没做，然后她怒气冲冲地走了。
为了帮助杜立德为他的探险赚钱，一位朋友送给他一只稀有的普什米普鲁（pushmi-pullyu），这是一种看起来像美洲驼的生物，身体两端各有一个头，喜欢跳舞。杜立特带着普什米普鲁去附近阿尔伯特·布洛瑟姆经营的马戏团，它成为了明星景点。医生与一只名叫索菲的悲伤海豹交谈，得知她渴望回到北极的丈夫身边，于是他把她偷偷带出了马戏团，乔装成女装，把她送到海岸，然后把她扔进了大海。 。一些渔民目睹了这一幕，并以谋杀罪逮捕了杜立特。
当他出现在贝洛斯面前的法庭上时，杜立特能够通过与贝洛斯的狗交谈并透露只有贝洛斯和狗知道的细节来证明他可以与动物交谈。确信自己会被释放，他告诉马修准备第二天开始他们的探险，但是，虽然他的谋杀指控被无罪释放，但怀恨在心的法官却命令他被送进精神病院。
波利尼西亚在警察马和警犬的配合下，在杜立德被转移到精神病院期间策划了逃跑，他、马修、汤米、波利尼西亚、奇奇和吉普启航寻找大粉红海蜗牛。杜立德惊讶地发现艾玛也在他的比目鱼号船上，她对他着迷并正在寻求冒险，但是，由于如果他回头就会被捕，他同意让她担任他的厨师和船舱。男孩。通过随机指向地图，船员们决定在海星岛寻找蜗牛，海星岛是一个浮岛，目前可能位于非洲西海岸的某个地方。当他们在各种海洋生物的帮助下接近岛屿时，遇到了猛烈的风暴，比目鱼被摧毁了。
每个人都被冲上海星岛的岸，杜立特和艾玛承认他们已经互相喜欢上了。这群人很快就被岛上的当地人吸引住了，他们通过阅读无数次海难后冲上岸的书籍得知，他们受过高等教育，有教养，并且经常以他们最喜欢的作家的名字为孩子命名。他们的领袖是威廉·“威利”·莎士比亚十世，他解释说，他的部落将自己的不幸归咎于新来者，而这个热带岛屿目前正在向北漂流到较冷的水域，这导致所有动物都感冒了。杜立德照顾动物，然后说服鲸鱼将岛屿向南推，但颠簸导致一块巨大的平衡岩石掉进火山，判杜立德和他的朋友们死刑。就在他们即将被杀的时候，岛屿与非洲相撞，两块完美契合，证实了海星岛早在5000年前就脱离非洲的传说。为了将他们带回家，当地人取消了处决，并将杜立德尊为神。
一个响亮的喷嚏提醒杜立特注意大粉红海蜗牛的存在，它生活在岛上的一个洞穴里。作为治愈感冒的交换条件，蜗牛同意用它的防水壳把杜立特的朋友们带回英国，因为它无论如何都想拜访它的表弟尼斯湖水怪。艾玛希望和杜立德留在岛上，寻找巨大的月蛾，一种在地球和月球之间来回飞行的生物，但他说他不善于与人相处，所以她说她会想念他并吻了他再见。
索菲和她的丈夫给杜立特带来了消息，贝洛斯同意在英格兰所有动物罢工抗议他的判决后赦免他。意识到自己对艾玛有感情后，杜立特找到了巨型月蛾并骑着它回到普德尔比，当他的朋友们到达蜗牛时，他会在那里迎接他们。