Der Psychologe Paul (Christoph Schechinger), der mit der Therapiehündin Käthe ein eingespieltes Tandem bildet, hat einen hohen Anspruch: Gib niemals einen Menschen auf! Daran orientiert er sich im Beruf genauso wie im Privatleben. Der Psychologe trägt schwer daran, dass seine Ehefrau Erina (Nadja Bobyleva) nach einem Unfall seit Monaten unverändert im Wachkoma liegt. Zusammen mit seinen Freunden, dem Tierarzt-Ehepaar Jule (Mona Pirzad) und Aaron (Ben Braun) und der idealistischen Pflegerin Hildegard (Mariele Millowitsch), hofft Paul auf ein Wunder.

Eine ungewöhnliche Überraschung erlebt er, als eines Morgens ein Korb mit einem Findelkind vor seinem Haus liegt. Paul vermutet sofort, dass dies kein Zufall ist. Vielleicht war es die junge Patientin Anja Mehring (Zoe Moore), die bei ihm wegen einer ungewollten Schwangerschaft in Behandlung war. Auf jeden Fall möchte er die Mutter vor der Polizei finden. Pauls beste Freundin Jule hat eine delikate Vermutung: Paul selbst könnte der Vater sein! Schließlich hat der sich - genau vor neun Monaten - mit Erinas bester Freundin Natalie (Julia Hartmann) auf ein nächtliches Trinkgelage eingelassen, das bei ihm mit einem Filmriss endete. Nun muss sich Paul der Wahrheit stellen und herausfinden, was wirklich passiert ist. Während Paul jeden Gedanken an einen Seitensprung beiseiteschiebt, ist Käthe seltsam unruhig und suchend. Intuitiv weiß die Therapiehündin, dass ihr Partner sie jetzt braucht, um die Wahrheit herauszufinden.

In "Käthe und ich" übernehmen Christoph Schechinger als Psychologe, der sich auf tiergestützte Therapien spezialisiert hat, und die Australian-Shepherd-Hündin "Käthe" anspruchsvolle Fälle. Das Tandem hilft Menschen nach Unfällen und Erkrankungen, wieder auf die Beine zu kommen.
Der Fernsehfilm zeigt auf realitätsnahe Weise das Zusammenspiel von Mensch und Tier bei einer Behandlungsmethode, die in der Prävention und Rehabilitation erfolgreich eingesetzt wird.