Au Canada, l'écrivain Yann Martel écoute les confessions d'un Indien qui lui raconte l'histoire extraordinaire qu'il a vécue lorsqu'il était adolescent. Cet homme se nomme Piscine Molitor Patel (d'après la piscine Molitor) et est le fils du directeur d'un parc zoologique à Pondichéry. Durant son enfance, Piscine, qui était le souffre-douleur de son école à cause de son prénom, a décidé de se présenter comme étant « Pi ». Sa famille, ne pouvant plus tenir le zoo, décide de déménager au Canada et de vendre leurs animaux. Pour ce faire, ils embarquent à bord d'un cargo pour traverser l'océan Pacifique, mais celui-ci fait naufrage. Pi se retrouve à la dérive dans l'océan à bord d'un canot de sauvetage accompagné d'un zèbre, d'une hyène, d'un orang-outan, d'un rat et d'un tigre du Bengale appelé Richard Parker. La hyène, agressive, tue le zèbre, puis l'orang-outan. À son réveil, le tigre tue la hyène. Seul à bord avec Richard Parker, Pi va tout faire pour essayer de survivre et maintenir une bonne entente avec l'animal.