El profesor Preobrazhensky es un respetado médico y científico soviético de los años 20 que experimenta con distintas técnicas, como los trasplantes de órganos, para lograr rejuvenecer a sus pacientes. Para su nuevo experimento recoge a un perro abandonado de la calle y le inserta la hipófisis de un criminal ejecutado. Como resultado no obtiene el secreto de la vida eterna, pero sus efectos también son asombrosos: el perro comienza a convertirse poco a poco en un ser humano capaz de pensar, razonar, sentir, tener ideas políticas y abandonarse a los vicios de su nueva condición.