Il film narra una storia realmente accaduta in Polonia durante la Seconda Guerra Mondiale. Siamo negli anni ’30 e lo zoologo Jan Żabiński (Johan Heldenbergh) dirige lo zoo di Varsavia, con l’aiuto della moglie Antonina (Jessica Chastain) lo popola di molte specie animali rare ed esotiche e lo rende uno degli zoo più grandi ed interessanti d’Europa. Ma la guerra incombe e, nel settembre del 1939, i tedeschi invadono la Polonia. Giunto a Varsavia, il direttore dello zoo di Berlino, alto ufficiale nazista e capo zoologo di Hitler, Lutz Heck (Daniel Brühl), va subito in visita al famoso zoo della città, dove Antonina si trova casualmente sola con il figlio Ryszard. Heck trova in quel luogo due cose che lo appassionano: gli animali in gabbia e la bella moglie del direttore. Decide quindi di occuparsene pienamente e come primo provvedimento ordina di trasportare a Berlino gli animali più preziosi e uccidere tutti gli altri. La carneficina genera orrore in Antonina che, però, si rende presto conto che è meglio non contrariare l’ufficiale e i suoi piani. Fra questi progetti c’è anche quello di ospitare nello zoo l’esperimento di ricreare una specie animale simbolo del Reich: gli uri.