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...
Le sénateur Ransom Stoddard retourne à Shinbone avec sa femme pour l'enterrement d'un ami. Il lui raconte comment, jeune juriste, il avait quitté l'Est pour gagner le Far West et avait affronté Liberty Valance, l'une des plus grandes terreurs de l'Ouest.
Marion et Joe Starrett, des fermiers, vivent tant bien que mal du fruit de leur labeur, qu'ils arrachent avec difficulté d'un sol aride. Un jour, un mystérieux cavalier solitaire du nom de Shane leur demande l'hospitalité.