Um explorador americano organiza uma expedição amazônica à procura de um tesouro perdido que, após a queda de um avião com valiosas jóias, acabou em poder de um homem misterioso (interpretado por Mojica). Entre noitadas de sexo e violência, os aventureiros entram em conflito (motivado por ouro e mulheres) e terminam por tentar matar uns aos outros.

Em novembro de 1969, por necessidades financeiras, José Mojica Marins aceitou realizar Sexo e sangue na trilha do tesouro. Essa encomenda, a primeira de muitas em sua carreira como cineasta, foi sugerida pelo produtor Nelson Teixeira Mendes, cuja intenção era aproveitar sobras do longa-metragem Herança sangrenta (1966), de Glauco Mirko Laurelli, em um filme de baixo orçamento que tivesse garantia de retorno financeiro.