Regia di Stephen Gaghan vedi scheda film
A dirigere Dolittle è Stephen Gaghan, sceneggiatore e regista americano. Nato nel 1965 nel Kentucky, Gaghan avrebbe voluto perseguire la carriera di giornalista e scrittore come il nonno Jerry, noto critico teatrale della rivista Variety, prima di dedicarsi alla stesura di sceneggiature per la televisione. La sua prima sceneggiatura per il cinema è stata particolarmente fortunata: sua è infatti la storia di Traffic, che gli ha fatto guadagnare un Oscar per la miglior sceneggiatura non originale. Spinto dal successo del film di Soderbergh, Gaghan ha scritto e diretto nel 2002 Abandon - Misteriosi omicidi così come nel 2004 Alamo - Gli ultimi eroi, mentre nel 2005 ha scritto Havoc - Fuori controllo ma il successo non è stato quello che lo stesso Gaghan si augurava. Un anno particolarmente fortunato per lui si è invece rivelato il 2005 quando ha scritto e diretto Syriana. Lontano dalla regia cinematografica per diverso tempo, si è dedicato alla televisione prima di abbracciare il progetto Gold - La grande truffa.
Protagonista principale di Dolittle nei panni dell'eponimo dottore è Robert Downey Jr., cinematograficamente noto per essere stato Sherlock Holmes e Iron Man. "Anche Dolittle è a suo modo un supereroe", ha sottolineato Gaghan. "Ha lo straordinario super potere di sapere ascoltare gli animali e il motivo per cui riesce a comunicare con tutti loro è l'empatia che racchiude ne profondo del suo animo. Mentre tutti demonizzano le bestie, Dolittle presta loro attenzione e orecchio, andando oltre le differenze di specie". Considerato da tutti come fuori dal normale, Dolittle ha imparato come gestire la maggior parte dei linguaggi animali ma ha messo da parte sogni e aspirazioni dopo la devastante morte della moglie Lily, supportata da Kasia Smutniak. Negli anni successivi alla scomparsa, si è chiuso in se stesso e ha preferito il mondo segreto degli animali a quello umano, guadagnandosi la fama di veterinario misantropo quando in realtà tutto ciò di cui avrebbe bisogno è una famiglia di cui sentirsi parte.
Il primo ad accorgersi di quanto straordinario sia ciò che Dolittle fa è il dodicenne Tommy Stubbins. Apprendista coraggioso e abile, Tommy è alla ricerca del suo posto nel mondo quando viene preso sotto l'ala protettiva del dottore e si ritrova a vivere la più magica delle avventure. Dimostrandosi all'altezza di padroneggiare anche la più nascosta delle lingue animali, Stubbins scoprirà la sua propria natura e le meraviglie di un mondo che è nascosto e criptico per quasi tutto il genere umano. A interpretare Tommy è il giovanissimo Harry Collett, già apparso in piccoli ruoli in Dunkirk e Morto tra una settimana (o ti ridiamo i soldi).
A determinare il viaggio verso l'isola leggendaria è la malattia che colpisce la diciottenne regina Vittoria. Salita al trono giovanissima, la regina è chiamata non solo a mostrare la forza a governare ma anche quella necessaria a superare chiunque tenti di rubarle ciò che è suo. Affetta da un misterioso male, ripone tutte le sue speranze in una cura mai testata prima proveniente da una pianta che nessuno ha mai visto che si trova su un'isola mai trovata prima. Vittoria ha le fattezze di Jessie Buckley, affermatasi con A proposito di Rose.
Dolittle viene però contattato da Lady Rose. Assistente e futura dama di compagnia della regina, la coraggiosa Eugenie Archer-Rose salva Stubbins dopo che il ragazzo è finito in una trappola nella proprietà di Dolittle. Arrivata fin lì perché mandata da Buckingham Palace, insiste affinché Dolittle e Stubbins la seguano per aiutare la regina a guarire. Lady Rose è supportata dall'esordiente Carmel Laniado.
Tra le persone con cui Dolittle e Stubbins si ritrovano a confrontarsi la più enigmatica è il famigerato pirata Rassouli. Per ragioni dapprima non molto chiare, il letale Rassouli non è proprio un ammiratore di Dolittle. Custodisce però un segreto sul dottore e una mappa che potrebbe rivelarsi fondamentale per permettergli di trovare la leggendaria isola dove cresce l'albero che permetterebbe a Vittoria di rimettersi in sesto. Rassouli ha il volto di Antonio Banderas, già pirata in SpongeBob - Fuori dall'acqua.
Come da tradizione, non mancano però i nemici. Il più astuto è di gran lunga il dottor Blair Müdfly, il medico di corte che non è riuscito a trovare una cura per la regina. Ex compagno di studi di Dolittle ad Edimburgo, è geloso delle attenzioni che vengono a lui riservare a palazzo e, non potendo fare diversamente, comincia a meditare vendetta. A impersonarlo è Michael Sheen, reduce dalla serie Good Omens. Non meno pericolose sono le mire di Lord Thomas Badgley, colui che in caso di morte della regina salirebbe al trono con il nome di Re Thomas I, interpretato da Jim Broadbent (premio Oscar per Iris - Un amore vero).
Nella versione originale di Dolittle, gli animali hanno le voci di attori affermati come Rami Malek (è l'ansioso gorilla Chee Chee), Octavia Spencer (è l'anatra Dab Dab), Kumail Najiani e John Cena (sono il litigioso duo formato dal nevrotico struzzo Plimpton e dall'orso polare Yoshi), Emma Thompson (è il testardo pappagallo Polynesia), Marion Cotillard (è la coraggiosa volpe Tutu), Tom Holland (è l'intelligente cane Jip), Selena Gomez (è la giraffa Betsy), Craig Robinson (è lo sfacciato scoiattolo Kevin), Frances de la Tour (è un antico drago che soffre di disturbi gastrointestinali), Jason Mantzoukas (è la libellula James) e Ralph Fiennes (è la feroce tigre Barry).