Mowgli (Neel Sethi) adalah seorang anak lelaki yang dibesarkan oleh kawanan serigala yang dipimpin oleh Akela (Giancarlo Esposito) dan Raksha (Lupita Nyong'o). Bagheera (Ben Kingsley), seekor panther hitam, melatih Mowgli untuk mempelajari cara-cara serigala dan melarang Mowgli untuk menggunakan trik atau "cara pintas", yang sebenarnya merupakan cara manusia menyelesaikan masalah.
Ketika musim kemarau tiba di siang hari, semua binatang berkumpul di Batu Perdamaian untuk minum air yang tersisa sebagai bagian dari Gencatan Senjata Air, di mana para binatang harus patuh dengan Hukum Rimba untuk tidak memakan satu sama lain. Perkumpulan tersebut terganggu ketika seekor harimau benggala bernama Shere Khan (Idris Elba) datang dan merasakan kehadiran Mowgli. Shere Khan, yang memiliki bekas luka bakar di wajahnya dan menganggapnya sebagai bukti sifat kejam manusia, mengancam bahwa ketika Gencatan Senjata Air berakhir dan Batu Perdamaian menghilang, ia akan datang untuk Mowgli. Malamnya, perdebatan para serigala terjadi dan Mowgli memutuskan pergi ke tempat asalnya, desa manusia. Akela menyetujui keputusan Mowgli, meskipun Raksha menolak. Bagheera menjadi pelindung Mowgli selama perjalanan ke desa manusia. Namun, di tengah perjalanan, Shere Khan menyerang Bagheera dan Mowgli berhasil melarikan diri. Merasa jengkel karena Mowgli lolos, Shere Khan datang ke kawanan serigala, membunuh Akela dan melemparkannya ke jurang, disaksikan oleh kawanan serigala yang lain, termasuk Raksha. Shere Khan menguasai tempat tinggal para serigala dan meminta mereka menyebarkan berita kematian Akela untuk memancing Mowgli kembali ke hutan.
Mowgli sendirian setelah lolos dari Shere Khan dan bertemu dengan seekor ular sanca bernama Kaa (Scarlett Johansson). Kaa menghipnotis Mowgli dan menceritakan masa lalu Mowgli yang sebenarnya bahwa ayahnya dibunuh oleh Shere Khan di dalam gua dan Shere Khan mengalami luka bakar di bagian wajahnya akibat "bunga merah" yang "membawa cahaya, kehangatan dan kehancuran bagi semua yang menyentuhnya". Kaa memberitahukan bahwa Mowgli kecil, yang masih di dalam gua, ditemukan oleh Bagheera dan dibawa ke kawanan serigala. Selama Kaa bercerita, Mowgli mulai tak sadarkan diri karena lilitan Kaa. Kaa mulai memangsa Mowgli dan dicegah oleh Baloo (Bill Murray), seekor beruang sloth, sehingga Mowgli terlepas dari lilitan Kaa dan jatuh dari pohon. Baloo membawa Mowgli yang masih tak sadarkan diri ke gua tempat tinggal Baloo. Setelah Mowgli sadar, ia meminta Mowgli membawakan madu di atas tebing sebagai imbalan atas pertolongan dari Baloo. Mowgli membawakan madu dengan triknya untuk Baloo dan menyimpannya di dalam gua Baloo sebagai persediaan makan untuk musim dingin.
Ketika mereka bertemu Bagheera, perdebatan terjadi karena Mowgli ingin tinggal bersama Baloo. Mereka bertiga memilih beristirahat di gua Baloo. Pagi harinya, Mowgli mendengar teriakan para gajah, sementara Baloo dan Bagheera masih tertidur pulas. Mowgli tunduk terlebih dahulu kepada para gajah dan melihat anak gajah terjebak di dalam lubang besar. Menggunakan triknya, Mowgli menolong anak gajah dengan akar gantung dan mengikatnya, sementara para gajah menarik akar gantung Mowgli. Anak gajah berhasil keluar dari lubang dan berkumpul dengan keluarganya. Baloo dan Bagheera terkesan melihat tindakan Mowgli tersebut. Secara diam-diam, Bagheera memberitahu Baloo jika Shere Khan membunuh Akela dan memburu Mowgli, dan meminta Baloo membujuk Mowgli untuk pergi ke desa manusia. Baloo menyetujui saran Bagheera meskipun ia keberatan. Ketika Baloo membujuk Mowgli, Mowgli kecewa dan pergi menyendiri di atas pohon.
Ketika Mowgli sendirian di atas pohon, sekumpulan kera menculik Mowgli dan membawanya ke reruntuhan kuil kuno di atas tebing. Baloo dan Bagheera berusaha menyelamatkan Mowgli meskipun Baloo terpaksa memanjat tebing. Di dalam reruntuhan kuil kuno, Mowgli berhadapan dengan pemimpin kawanan kera tersebut, seekor Gigantopithecus bernama Raja Louie (Christopher Walken). Raja Louie membuat kesepakatan dengan Mowgli untuk menguasai seluruh hutan bersama-sama, asalkan Mowgli membuatkan "bunga merah" untuk Raja Louie, namun Mowgli tidak bisa membuatnya. Baloo dan Bagheera menghalangi Raja Louie sehingga Mowgli dapat melarikan diri. Seekor kera, yang melihat Mowgli akan kabur, berteriak, membuat Raja Louie marah. Baloo dan Bagheera keluar dan berusaha menyingkirkan kawanan kera, sementara Raja Louie mengejar Mowgli. Raja Louie memberitahu Mowgli bahwa Shere Khan membunuh Akela. Mowgli, yang tidak percaya dengan Raja Louie, melarikan diri dan berhasil keluar, sementara Raja Louie tertimbun reruntuhan kuil karena tubuhnya yang besar dan dapat merobohkan tiang pondasi kuil tersebut.
Marah karena Baloo dan Bagheera menyembunyikan tentang kematian Akela, Mowgli memutuskan untuk kembali ke hutan dan menghadapi Shere Khan untuk membalas kematian Akela dan mengakhiri tiraninya. Sebelum kembali ke hutan, Mowgli pergi ke desa manusia dan mengambil salah satu obor terbakar di pintu masuk desa. Ia berlari ke hutan dan tanpa sengaja, bara api dari obor jatuh ke tanah dan menimbulkan kebakaran hutan. Baloo dan Bagheera mengikuti dan mengejar Mowgli. Sesampainya di Batu Perdamaian, semua binatang berkumpul dan Shere Khan mengadudombakan Mowgli, yang membawa "bunga merah", sehingga membuat semua binatang takut terhadap Mowgli. Mowgli membuang obor tersebut ke air, sementara Baloo, Bagheera, kawanan serigala dan semua binatang mengikrarkan Hukum Rimba, membuat Shere Khan semakin jengkel dan menyerang Mowgli. Baloo, Bagheera dan kawanan serigala menghalangi Shere Khan agar Mowgli dapat melarikan diri dan membuat jebakan di hutan-hutan yang terbakar. Shere Khan mengejar dan menyerang Mowgli hingga memanjat ke cabang pohon. Cabang pohon yang patah membuat Shere Khan jatuh ke kobaran api dan mati terpanggang, sementara Mowgli selamat dalam perlindungan jebakan yang dipasangnya. Kawanan gajah datang dan menghampiri Mowgli, membantu memadamkan api dengan mengalihkan aliran sungai ke hutan yang terbakar. Akhirnya, Raksha menjadi pemimpin kawanan serigala dan Mowgli tinggal di hutan bersama Baloo dan Bagheera, melakukan triknya sendiri.