Jane sta tornando a casa dopo aver trascorso gli anni di guerra a Londra dove si è prodigata per aiutare le vittime dei bombardamenti. Tarzan, Piccolo e Cita le vanno incontro, ma durante il viaggio sono costretti a deviare il cammino verso la mitica città di Palmira - il leggendario regno delle Amazzoni nascosto tra impervie montagne - per accompagnarvi la giovane Athena, salvata a stento dalle fauci di una pantera. Tarzan promette all'anziana regina (Maria Ouspenskaya) delle Amazzoni di non rivelare il segreto della loro esistenza, ma una volta raggiunta Jane, un braccialetto sottratto ad Athena da Cita accende l'interesse del gruppo di archeologi di Sir Henderson (Henry Stephenson) che sono arrivati in Africa insieme con lei. All'insaputa del padre, Piccolo si lascia convincere a guidare gli uomini a Palmira, ma giunti a destinazione sono tutti fatti prigionieri. Mentre Henderson muore nell'inutile tentativo di fermarli, i suoi uomini rubano il tesoro delle Amazzoni e si danno alla fuga: Piccolo rischia di essere giustiziato e Tarzan per liberarlo deve catturare i profanatori del tempio e restituire lo scrigno.

Riallacciandosi direttamente al precedente Tarzan contro i mostri, Kurt Neumann tenta di ravvivare la saga di Tarzan innescandovi l'elemento fantasioso della civiltà scomparsa, ma i risultati convincono poco, nonostante la presenza di bravi caratteristi, l'esperta fotografia di Archie Stout e le suggestive scenografie di Walter Koessler che riecheggiano la cornice esotica di King Kong.

L'ex modella Brenda Joyce subentra a Maureen O'Sullivan nel ruolo di Jane e 48 avvenenti indossatrici si aggirano sul set travestite da Amazzoni.

Distribuito anche con i titoli:
- Tarzan und die Amazonen
- Tarzán y las amazonas
- Tarzán y las intrépidas amazonas