A finales de la década de 1880, una pareja británica y su hijo pequeño naufragan frente a la costa congoleña. Los adultos construyen una casa en el árbol pero son asesinados por Sabor, un leopardo. Kala, una gorila que acaba de perder a su propio hijo a manos de Sabor, encuentra al bebé humano y se lo lleva a la selva para criarlo como si fuera suyo, a pesar de la desaprobación de su compañero y líder de la tropa de gorilas, Kerchak. Kala lo llama Tarzán.

Años más tarde, Tarzán empieza a entablar amistad con otros animales, como una joven gorila llamada Terk y el paranoico elefante macho Tantor. Tarzán se encuentra con que se le trata de forma diferente debido a su físico diferente, por lo que hace grandes esfuerzos para mejorar. De adulto, cuando Sabor vuelve a atacar a los gorilas, Tarzán consigue matar a Sabor con su tosca lanza artesanal, ganándose el reticente respeto de Kerchak.

La pacífica vida de la tropa de gorilas se ve interrumpida por la llegada de un equipo de exploradores humanos de Inglaterra, formado por el profesor Archimedes Q. Porter, su hija, Jane, y su escolta cazador Clayton, que buscan estudiar a los gorilas. Jane se separa accidentalmente del grupo y es perseguida por una tropa de babuinos, y Tarzán la salva por curiosidad. Se da cuenta de que ella es humana, igual que él. Jane lleva a Tarzán de vuelta a su campamento, donde Porter y Clayton se interesan mucho por él; el primero en términos de progreso científico mientras que el segundo espera que Tarzán guíe al grupo hasta los gorilas. A pesar de las advertencias de Kerchak de que evite a los extraños, Tarzán vuelve continuamente al campamento, donde Porter, Clayton y Jane le enseñan a hablar correctamente en inglés, así como cómo es el mundo humano, y él y Jane comienzan a enamorarse. Sin embargo, tienen dificultades para convencer a Tarzán de que les lleve hasta los gorilas debido al temor de Tarzán por su seguridad ante la amenaza de Kerchak.

El barco de los exploradores no tarda en volver a buscarlos. Jane le pide a Tarzán que vuelva con ellos a Inglaterra, pero Tarzán, a su vez, le pide a Jane que se quede con él cuando Jane dice que es poco probable que vuelvan. Clayton convence a Tarzán de que Jane se quedará con él para siempre siempre que les conduzca hasta los gorilas; Tarzán acepta y conduce al trío a los terrenos de anidación mientras Terk y Tantor atraen a Kerchak para evitar que ataque a los humanos. Porter y Jane están entusiasmados por mezclarse con los gorilas, pero Kerchak regresa y ataca a los humanos al verlos. Cuando Tarzán sujeta a Kerchak mientras los humanos escapan, Kerchak acusa fríamente a Tarzán de desobedecerle y traicionar a su familia, lo que hace que Tarzán huya avergonzado. Kala lleva a Tarzán a la casa del árbol donde lo encontró, le muestra su verdadero pasado y le dice que quiere que sea feliz decida lo que decida. Tarzán se pone el traje de su difunto padre, lo que significa su decisión de ir a Inglaterra.

Cuando Tarzán sube al barco con Jane y Porter al día siguiente, son emboscados por Clayton y su traicionera banda de matones polizones. Clayton revela sus planes de capturar y vender a los gorilas por una fortuna ahora que sabe dónde están las zonas de anidación y encarcela a Tarzán, Jane y Porter para evitar que interfieran. Tarzán consigue escapar con la ayuda de Terk y Tantor, y regresa a la selva. Clayton dispara fatalmente a Kerchak y se enfrenta a Tarzán en las copas de los árboles. Tarzán destruye el rifle de Clayton, provocando que éste ataque a Tarzán con su machete hasta que Tarzán atrapa a Clayton dentro de un bosque de lianas. Mientras Clayton lucha por liberarse, una de las lianas se enreda en su cuello y cae de las copas de los árboles, colgándose hasta morir. Kerchak, en su último suspiro, acepta finalmente a Tarzán como suyo y lo nombra líder de la tropa de gorilas. El resto de los gorilas son liberados tras ahuyentar al resto de los hombres de Clayton.

Al día siguiente, Porter y Jane se preparan para partir en el barco mientras Tarzán se queda con los gorilas. Cuando el barco se aleja de la costa, Porter anima a su hija a quedarse con el hombre al que ama, y Jane salta por la borda para volver a la orilla; Porter la sigue poco después. Los Porter se reúnen con Tarzán y su familia y se embarcan en su nueva vida juntos.