Pallino, uno dei tanti cani randagi in Russia ai tempi della rivoluzione, si ritrova, guidato da stanchezza e fame, a fidarsi del signor Preobrazenskij, noto luminare della medicina che sta conducendo una ricerca sul ringiovanimento. Egli si prenderà cura del cane, fino al giorno dell’esperimento: con l’aiuto del suo fedele “assistente” Bormental, trapianterà testicoli e ipofisi di un delinquente nel corpo di Pallino, sostituendo quelli originali. Il paziente, divenuto signor Pallinov, prenderà non solo sembianze umanoidi, ma anche usi e costumi tipici del precedente proprietario delle “nuove parti del corpo”.
