1924 yılı… Sovyet Rusya’nın karanlık atmosferinde, toplumsal düzenin ve bürokrasinin içine sıkışmış Profesör Preobrajenski insan beyni ve gençleşme üzerine çalışmaktadır. Ona dünya çapında şöhret kazandıran, insanların gençleşmesini sağlayan bir teknik geliştirmiştir. Beyin araştırmaları sürecinde yeni bir deney yapmayı tasarlar. Sokak köpeği Şarik’e zor bir ameliyatla bir insandan alınan hipofiz ve testisleri nakleder.

Fakat ameliyattan sonra beklenmedik değişimler baş gösterir, Şarik insana dönüşmeye başlar. Bu değişim Profesör Preobrajenski’nin evinin kurallarını altüst edecektir.

Köpek Kalbi, toplum mühendisliği, çürümüş bürokrasi ve sınıf savaşlarıyla toplumsal barışı yitirmiş bir halk üzerinden, insanı insan yapan şey nedir sorusunu soruyor.