Une version modernisée de Tarzan était en développement depuis 2003, avec plusieurs scénaristes successifs (John August, John Collee, Stephen Sommers et Stuart Beattie, puis Craig Brewer) et Guillermo del Toro un temps pressenti à la réalisation avant de partir travailler sur Le Hobbit.

Craig Brewer devait initialement réaliser le film après avoir réécrit le scénario, mais c'est finalement David Yates qui a été choisi en 2012, devançant Susanna White et Gary Ross également envisagés.

En avril 2013, la production a été temporairement suspendue en raison de préoccupations budgétaires avant de redémarrer en 2014.

Le producteur Jerry Weintraub voulait initialement faire jouer le nageur Michael Phelps dans le rôle-titre, le voyant comme l'héritier de Johnny Weissmuller, mais il a changé d'avis après l'avoir vu animer Saturday Night Live pendant seulement deux minutes.

Avant Alexander Skarsgård, plusieurs acteurs comme Henry Cavill, Tom Hardy et Charlie Hunnam avaient été envisagés pour le rôle de Tarzan.

David Yates voulait d'abord Jessica Chastain pour incarner Jane Porter, et de nombreuses autres actrices ont été considérées (Emma Watson, Emma Stone, Sarah Bolger, Lucy Hale, entre autres) avant que Margot Robbie ne soit choisie en janvier 2014.

Pour se préparer physiquement au rôle, Alexander Skarsgård a suivi un entraînement intensif de quatre mois avant le tournage, prenant environ 11 kg de muscle, avec un travail de mouvement encadré par le chorégraphe Wayne McGregor.

Le tournage s'est déroulé principalement aux Warner Bros. Studios de Leavesden au Royaume-Uni pendant 70 jours, avec seulement six semaines de tournage de plans d'ambiance en hélicoptère au Gabon, sans les acteurs.

Pour recréer l'Afrique en studio, sept versions différentes de la jungle africaine ont été construites, mêlant des plantes importées des Pays-Bas à des arbres sculptés par le département artistique, ainsi qu'une cascade fonctionnelle et un ponton pliable de 30 mètres.

Kedleston Hall dans le Derbyshire a servi de décor au manoir de Greystoke, tandis qu'un cèdre du domaine de Highclere Castle a été utilisé pour une scène clé entre Tarzan et Jane.

La musique du film a été composée par Rupert Gregson-Williams, et le chanteur Hozier a fourni le titre "Better Love", diffusé pendant le générique de fin.