La vida de Pi cuenta la fantástica historia de Pi Patel, un niño del sur de la India de dieciséis años que sobrevive en el mar con un tigre durante 227 días. Pi, nacido Piscine Molitor Patel, crece en la ciudad de Pondicherry, en el sur de la India, donde su padre dirige el zoológico. Un niño precoz e inteligente, a la edad de quince años Pi, hindú desde una edad temprana, también ha adoptado el cristianismo y el Islam, y se considera un devoto piadoso de las tres religiones.
Gracias a la agitación del gobierno que durante mucho tiempo ha estado angustiando al padre de Pi, los Patel deciden cerrar el zoológico de Pondicherry y mudarse a Canadá cuando Pi tiene dieciséis años. Pi, su madre, su padre y su hermano Ravi abordan el Tsimtsum junto con los habitantes de los animales del zoológico (que están en camino de ser vendidos en todo el mundo).
Un evento inexplicable causa la Tsimtsum hundirse, y Pi es el único humano que sube al bote salvavidas y sobrevive. Junto con Pi, el bote salvavidas contiene una hiena, una cebra, el orangután Orange Juice y el tigre Richard Parker. La hiena mata y devora tanto a la cebra como al jugo de naranja, antes de que Richard Parker mate a la hiena. Pi se queda solo en un bote salvavidas con un tigre macho adulto.
No hay tierra a la vista y el océano está infestado de tiburones, por lo que Pi construye una balsa que conecta al bote salvavidas para mantenerse a una distancia más segura de Richard Parker. Eventualmente, sin embargo, la vida en la balsa resulta demasiado agotadora, y Pi se da cuenta de que si Richard Parker tiene suficiente hambre, nadará hacia ella y matará a Pi. Entonces Pi decide que debe domesticar a Richard Parker. Usando un silbato, mareo y un escudo de caparazón de tortuga, Pi logra afirmar su autoridad sobre Richard Parker y delimita su propio territorio en el bote salvavidas, donde está comparativamente a salvo del tigre.
Mientras están en el mar, Pi y Richard Parker enfrentan muchos desafíos, traumas, tragedias y sucesos milagrosos. Nunca tienen suficiente comida y agua fresca, y la exposición constante es muy dolorosa. Una fuerte tormenta, a la que sobreviven milagrosamente, destruye la balsa. Pi logra capturar y matar un pájaro. Casi son aplastados por un petrolero, que luego pasa sin verlos.
Durante un período de inanición especialmente severo, tanto Pi como Richard Parker se quedan ciegos. Mientras está ciego, Pi escucha una voz y se da cuenta de que se han acercado a otro bote salvavidas que contiene a un francés igualmente hambriento y ciego. Pi y este hombre conversan un rato y juntan sus botes. El francés se sube al bote de Pi y lo ataca de inmediato, planeando matarlo y comérselo. Sin embargo, no se da cuenta de que hay un tigre en el barco y accidentalmente entra en el territorio de Richard Parker. El tigre inmediatamente lo ataca y lo mata. Pi, salvado a costa de la vida de su atacante, describe esto como el comienzo de su verdadero sufrimiento moral.
Pi y Richard Parker se encuentran con una isla extraña que está hecha de algas con árboles que sobresalen de ella, repleta de suricatas pero sin otra vida. Pi y Richard Parker permanecen en la isla durante semanas, comiendo las algas y las suricatas, haciéndose más fuertes y bañándose y bebiendo de los estanques de agua dulce. Sin embargo, nunca se quedan en la isla por la noche, Pi porque se siente más seguro del tigre en su territorio delimitado, y Richard Parker por una razón desconocida para Pi. Pi finalmente comienza a dormir en la isla y, mientras lo hace, se da cuenta de que la isla es carnívora: emite ácido por la noche que disuelve cualquier cosa en su superficie. Muy perturbado por esto, Pi se lleva a Richard Parker y se van de la isla.
Pi y Richard Parker finalmente aterrizan en la playa mexicana. Richard Parker corre inmediatamente hacia la jungla sin reconocer a Pi, lo que Pi encuentra profundamente hiriente. Pi es encontrada, alimentada, bañada y llevada a un hospital. Allí, dos hombres japoneses vienen a preguntarle a Pi sobre qué causó la Tsimtsum hundir. Él cuenta su historia, que ellos no creen, por lo que les ofrece una versión más plausible, con los personajes animales reemplazados por otros humanos, lo que arroja dudas sobre la historia original.
A lo largo de la novela, la historia es interrumpida por las notas del autor sobre Pi tal y como está ahora, contando esta historia al autor. Después de recuperarse en México se fue a Canadá, donde pasó un año terminando la escuela secundaria y luego estudió Religión y Zoología en la Universidad de Toronto. En algún momento se casó y ahora tiene dos hijos. Todavía piensa en Richard Parker y todavía le duele su deserción final.