אדם בן כלב מגולל את סיפור של אדם שטיין, ניצול שואה ששרד את תאי הגזים בזכות כישרונו כבדרן העל. עלילת הסרט נעה על הציר בין הווה, כאשר שטיין מאושפז בביה"ח הפסיכיאטרי במדבר יהודה בשנות ה-60 המוקדמות לבין הזיכרונות והסיוטים שמחזירים אותו לתקופת מחנה הריכוז. שטיין, שהיה גדול בדרני גרמניה לפני מלחמה, נשלח למחנה ריכוז עם אשתו ובנותיו הצעירות. מפקד מחנה הריכוז, קולונל קליין הופך את אדם לכלב שעשועים שלו שחי חיי כלב ומשעשע את העצירים (כולל בני משפחתו) בדרכם אל מותם. סיוטי העבר המציפים את אדם בבית החולים גורמים לו להתנהגות אקסצנטרית שמפחידה את הצוות הרפואי בראשותו של ד"ר גרוס, מקניטה את המאהבת שלו, האחות הראשית, ומהלכת קסמים על מטופלים אחרים שרואים בו איש שיוביל אותם לגאולתם. כאשר לביה"ח מגיע לטיפול ילד צעיר, שהיה קורבן לניצול ואימץ זהות של כלב, בפני אדם ניצבת התמודדות ישירה עם עברו שמוביל את השנים תחיה להתאוששות.