Это история сына владельца одного индийского зоопарка, мальчика по имени Пи. Он познаёт мир, учится отстаивать свои принципы, ищет собственную дорогу к Богу, живя по канонам трёх конфессий, влюбляется… Но волей судьбы его семья вынуждена эмигрировать. На полпути между Индией и Канадой корабль терпит крушение, и Пи остаётся в шлюпке вместе с бенгальским тигром, гиеной, зеброй и орангутаном. Вокруг безбрежная водная гладь, а впереди — неизвестность...



Мужчина-индус по имени Пи общается с писателем Янном Мартелом, которому рассказывает свою невероятную историю. Отец назвал его в честь бассейна в Париже Piscine Molitor. В детстве он интересовался несколькими религиями, и проповедовал сразу индуизм (вайшнавизм) с Вишну, католичество с Христом, мусульманство с Аллахом. В школе из-за насмешек одноклассников над его необычным именем Писин, он решает называть себя Пи в честь буквы греческого алфавита π. За время, проведённое в летнем лагере, он подготовился и в первый день учебного года представил одноклассникам своё имя, как математическое число π, даже записав на доске несколько сотен знаков этого числа. Когда ему было 15 лет, отец, будучи директором зоопарка, объявил, что семье придётся уехать из Индии, забрав с собой половину животных, и продать их в Канаде, чтобы начать новую жизнь. Пи пытался отговорить семью от отъезда из их родного дома, но безуспешно.



Морское путешествие начинается на японском грузовом судне. На четвёртый день после стоянки в Маниле судно попадает в шторм. Пи проснулся от шума и поднялся на палубу. Восхищаясь штормом, он закричал: «Сильней! Сильней!». Сразу после этого зазвучала тревога, волна вынесла с палубы в океан несколько матросов, трюмы начали заполняться водой. Пара матросов поймали Пи и, пообещав найти родителей, бросили его в шлюпку, в которой уже находился кок. Но тут зебра прыгнула в шлюпку и кок упал за борт, а шлюпка отцепилась и полетела вниз. Большая волна захлестнула судно, и оно пошло на дно. Пи, свисая со шлюпки и видя ещё освещаемое фонарями судно, закричал: «Простите меня! Мама! Папа! Рави! Я виноват!». После того, как шторм утих, Пи оглядывает свой «ковчег». В шлюпке находились некоторые животные с корабля: гиена, зебра, сломавшая ногу при падении, орангутан Апельсинка, подплывшая на связке бананов, и бенгальский тигр Ричард Паркер (его имя «Жаждущий» и имя охотника, продавшего тигрёнка зоопарку, перепутали, но новое имя прижилось). Голодная гиена убивает зебру, а потом и Апельсинку, которая заступилась за Пи. В конце этих разборок тигр выпрыгивает из-под натяжки и убивает гиену. Пи остаётся в лодке наедине с тигром. Начинается борьба за выживание.



Пи строит небольшой плот, на который погружает спасательный провиант и всякие полезные вещи, и крепит его верёвкой к шлюпке. Во время плавания Пи пытался «отвоевать» шлюпку. Сначала пробовал показать свой авторитет и даже «пометил» половину шлюпки, но ничего из этого не вышло. Тогда он стал ловить рыбу и подкармливать Ричарда. Однажды Пи погрузил все галеты из спасательного арсенала шлюпки на свой плот, но ночью, играя со светлячками на воде, растревожил кита, который перевернул плот, так что вегетарианец Пи остался без еды. Ему удалось спастись от голода во время налёта летучих рыб. Одна из крупных хищных рыб, охотящихся на летучих, упала в шлюпку. С голоду Пи отбил у Ричарда рыбу и съел сам. На пути им встречаются рыбы, медузы, киты и загадочный остров с сурикатами, красивый, хищный и коварный, словно венерина мухоловка; «То что давал днём, забирал обратно ночью» (жизнь). Как объяснил Пи, Бог дал ему отдохнуть, но послал знак, что надо продолжить путь (Пи нашёл в цветке зуб человека, который остался на острове, умер и был переварен). По прибытии к берегу Мексики Пи устало затащил шлюпку на мель и упал на тёплый мягкий песок («щека Бога» — как выразился Пи). Исхудавший тигр перепрыгнул через Пи, отряхнулся, подошёл к близлежащему тропическому лесу, остановился, посмотрел туда и вбежал в него. Пи надеялся, что перед этим Ричард Паркер обернётся или каким-либо другим способом «поставит точку» в их отношениях. Позже его находят люди, а в больнице, куда его поместили, с ним беседовали приехавшие представители японской компании-судовладельца, но они не поверили в его историю. Тогда Пи рассказал им другую, более правдоподобную, но более мрачную версию случившегося. В ней животных в шлюпке не было, а борьба за выживание развернулась между Пи (Ричард), его мамой (Апельсинка), травмированным матросом (зебра) и подлым коком с корабля (гиена). Сюжет очень похож на предыдущий. Нога моряка начала гнить, и кок его убил, завялил мясо и съел. Во время ловли Пи не удержал черепаху и кок хотел его убить, но мама заступилась и велела, чтобы Пи прыгал на плот (построенный коком для ловли), но когда Пи оглянулся с плота, кок уже убил его мать. После этого Пи «сделал с коком то же, что он сделал с матросом». И Пи дрейфовал на шлюпке один.

В конце фильма Пи предлагает писателю историю на выбор. Писатель выбирает историю с тигром, и Пи дарит её Янну.