À la fin du XIXe siècle, aux États-Unis, un groupe de cow-boys découvre et part explorer une mystérieuse vallée peuplée de créatures préhistoriques. Après de nombreuses péripéties, les aventuriers parviennent à capturer au lasso un Allosaurus nommé Gwangi, le ramènent en ville dans une cage improvisée et l'exposent dans un cirque. Mais le dinosaure parvient à s'échapper et sème la panique...
En 1560, une troupe de conquistadors espagnols descend de la montagne à la recherche de l’Eldorado. Mais l’équipée s’enlise dans les marais et l'épopée tourne à la débâcle, dans la folie des hommes qui défient Dieu...