非正常动物研究中心讲述了一个神奇动物园里的疯狂医生和其菜鸟助手共同治愈动物世界里，形形色色的动物疾病的荒诞故事。本剧通过猴子、黑熊、狮子、老虎、巨龟、骆驼、鹦鹉、猫、蛇等不同的动物，呼应了现实中诸多的社会现象：如网络沉迷、暴饮暴食、社恐巨婴、流言蜚语、炫富心理、房奴困境等问题。以动物所呈现的离奇症状来影射人类自身问题，通过夸张的手法、巧妙的隐喻、诙谐的嘲讽，以戏虐的方式，来传递本剧的核心思想：每一个人心中都住着一只野兽。然而释放它还是禁锢它取决于你。动物园象征着世界，人虽然是高级动物，但与动物最大的区别就是不受单纯的欲望支配。
优秀的医学毕业生李严在导师王教授的推荐下，成为了王医生的助手，开启了实习之旅。李严并不愿意成为兽医，但王教授此行的真正目的，是让李严查清王医生充满谜题的人生经历。他们首先面对的任务，竟然是救助一只饲养
王医生和狮子交流后，他成功感知了狮子的想家，因此他用特别治疗法，让李严按他的特别配制食材。李严来到药房，诧异地发现这不过是一间小卖部，王医生开的药方竟然是一包螺蛳粉。李严见到了药剂师筝筝，买来了螺蛳粉
发明家爱教授和爱夫人向王医生求助，他俩要离婚，但必须拿到保险柜里的结婚证，他们必须让鹦鹉说出开锁密码“我爱你”三个字。但鹦鹉满口脏话，他们只能求助王医生。王医生使出了卡祖笛的沟通技巧，却一次次被鹦鹉耍
经过王医生一波三折的卡祖笛奏乐后，鹦鹉三次都说错了密码。保险柜进入了自毁程序，爱教授和爱夫人在最后时刻真情流露互相原谅，鹦鹉也说出了我爱你三个字。爱教授和爱夫人和好如初，带着鹦鹉回家了。李严将王医生吹
王医生收到了一盒活的小龙虾，他发扬厨艺烧了一盆，大快朵颐地吃了起来，没想到这是主人送来的宠物虾。小龙虾的主人是一位邮轮大副，他和小龙虾成为了好朋友。但小龙虾不小心掉进了一盆新买的小龙虾中，大副已经无法
王医生拿出了真正的宠物小龙虾，他很快发现，大副早前在海上经历过危险而不敢再出海，只能把感情寄托在小龙虾上。经过交流后，他发现大副害怕海上的风浪，所以不愿意让小龙虾去海里。王医生假扮船长，和大副上演了一