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Il prologo del film, ambientato nel 1860, si apre mostrando una coppia di lord inglesi con il loro figlio neonato che riescono a fuggire dalla loro nave incendiata e con una scialuppa approdano su una spiaggia nei pressi di una giungla dell'Africa. Successivamente trovano un albero molto grande, e lì costruiscono una casa dove vivere. Qualche tempo dopo però, un feroce leopardo, Sabor, attacca e uccide i genitori del bambino.

Successivamente Kala, una femmina di gorilla il cui figlio è stato anch'egli ucciso da Sabor, sente i pianti del bambino neonato e li segue trovandolo nella casa sull'albero abbandonata. Nonostante un inaspettato attacco da parte di Sabor, Kala riesce a sfuggirgli salvando l'orfano umano e lo porta nel suo branco di gorilla con l'intenzione di crescerlo come fosse figlio suo. Kerchak, il capo del branco nonché compagno di Kala, è profondamente contrario dall'idea di adottare l'umano, ma alla fine accetta pur di mitigare il dolore di Kala per la scomparsa del figlio. Il neonato, per la sua pelle bianca, viene così chiamato nella lingua delle scimmie "Tarzan". Gli anni passano e Tarzan impara a vivere con i gorilla e gli altri animali della giungla. I suoi migliori amici sono Terk, un'esuberante gorilla femmina, e Tantor, un elefante ipocondriaco. Durante la propria crescita, Tarzan si ritrova incapace di mantenere il passo con gli altri gorilla, e così compie grandi sforzi per migliorarsi. Quando Tarzan raggiunge l'età adulta, un giorno viene coinvolto in uno scherzo degli amici, ma i tre cadono in un'imboscata di Sabor, più affamato e feroce che mai. Kerchak tenta di difendersi ma è sconfitto; mentre il leopardo si appresta a finirlo, interviene Tarzan in difesa del gorilla. Ne segue una battaglia tra l'uomo e il felino che termina con la vittoria di Tarzan, sotto lo sguardo compiaciuto del branco e di Kala.

La vita del branco di gorilla viene scossa dall'arrivo di un gruppo di esploratori provenienti dall'Inghilterra, composto dal Professor Porter, sua figlia Jane e la loro guida, il cacciatore Clayton. Jane viene accidentalmente separata dal gruppo e scatena involontariamente la furia di un branco di babbuini che si mettono a inseguirla. Tarzan interviene salvandola dalle scimmie fameliche e rimane colpito dall'aspetto di Jane, molto somigliante al proprio poiché ella è umana come lui. In seguito Jane conduce Tarzan nell'accampamento del suo gruppo e sia Porter che Clayton nutrono grande curiosità nei confronti dell'uomo-scimmia; il professore vorrebbe il suo aiuto per studiare i gorilla mentre Clayton desidera segretamente catturarli per arricchirsi. Nonostante gli avvertimenti da parte di Kerchak circa non fidarsi degli umani, Tarzan continua a trascorrere il proprio tempo con gli esploratori, che gli insegnano a parlare, gli mostrano il mondo civilizzato degli umani mentre lui stringe un profondo legame con Jane. Tarzan però è riluttante all'idea di condurli ai gorilla per via degli ammonimenti di Kerchak.

Quando la nave cargo inglese giunge per riportare i Porter in Inghilterra, Clayton convince Tarzan a mostrare al gruppo dove si trovano i gorilla dicendogli che così facendo Jane sarebbe rimasta. Così, mentre Terk e Tantor distraggono Kerchak facendolo allontanare, Tarzan conduce Jane, il professore e Clayton al suo branco e fa conoscere loro i gorilla. Porter e Jane sono entusiasti nell'interagire con le scimmie, ma proprio allora Kerchak ritorna e cerca di attaccarli. Tarzan è costretto a trattenere Kerchak per permettere agli umani di scappare, e decide di abbandonare il branco, scioccato dalle sue azioni. Kala conduce Tarzan alla casa sull'albero dove lo aveva trovato e gli rivela la verità del suo passato. Tarzan inizia a capire che le sue origini sono diverse, ma anche che il legame tra genitore e figlio non dipende dalla razza di appartenenza.

Preparandosi a partire, Tarzan, Jane e Porter vengono improvvisamente assaliti da un gruppo di bracconieri clandestini guidati da Clayton che ammutinano la nave e in seguito partono per catturare il branco dei gorilla. Tarzan riesce a liberare Porter e Jane e torna nella giungla ad aiutare i gorilla. Nello scontro che segue, mentre i bracconieri clandestini vengono cacciati dai gorilla, Kerchak viene mortalmente colpito da Clayton. Tarzan si mette quindi a combattere con Clayton in mezzo agli alberi ricoperti di liane. Dopo che Tarzan disarma e finge di sparare a Clayton, quest'ultimo, furioso, usan il suo machete cercando ripetutamente di uccidere Tarzan, ma rimane impigliato nelle liane. Tuttavia, mentre cerca di liberarsi, accecato dalla rabbia, taglia tutte le liane tranne quella che aveva attorcigliata al collo, Tarzan tenta di avvertirlo del pericolo che corre ma troppo tardi: Clayton precipita dall'albero e muore impiccato. Kerchak, prima di morire, si scusa con Tarzan e finalmente lo accetta come suo figlio affidandogli la sicurezza del branco.

Il mattino seguente, quando Porter e Jane stAnno per salpare, Tarzan afferma di voler restare con i gorilla. Quando la loro scialuppa si allontana dalla spiaggia, Porter incoraggia Jane di seguire l'uomo che ama, così lei scende dalla scialuppa e torna a riunirsi a Tarzan, poco dopo anche il professore decide di seguirla. Così alla fine Jane e Porter intraprendono un'armoniosa vita nella giungla con Tarzan e i suoi parenti gorilla.