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Un petit port de pêche d'Angleterre, en 1845. Le vétérinaire du village, John Dolittle, passionné d'animaux, a appris le langage de nombre d'entre eux grâce à son perroquet. Il ne recherche pas la compagnie des humains qui le prennent pour un fou. Ayant reçu, en cadeau d'un ami, un lama à deux têtes "Tire-moi, Pousse-moi", il le vend à Albert Blossom, directeur de cirque, pour financer son voyage à la recherche de l'Escargot des Mers. Mais bientôt, il est arrêté et condamné à l'internement par le Juge de Paix, le général Bellowes, pour ses "extravagances". Avec la complicité de Matthew Mug, Tommy Stubbins et Emma Fairfax (nièce du général), il s'évade et prend la mer avec eux. Un naufrage les jette sur le rivage de "l’Ile sous les étoiles", une île flottante en danger : les courants la poussent vers le nord....