Ya hace años que Tarzán (Alexander Skarsgård) abandonó la jungla africana para llevar una vida aburguesada como John Clayton III, Lord Greystoke, junto a su esposa Jane (Margot Robbie). Pero un día le ofrecen el cargo de embajador en el Congo. En realidad, todo forma parte de un plan ideado por un capitán belga (Christoph Waltz), aunque los responsables de llevarlo a cabo no están preparados para ello.

Un equipo internacional de científicos es convocado a un lugar remoto en Europa del este en un esfuerzo por romper la barrera cuántica y viajar a otra dimensión.