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.
