Forskare sade fältexperiment visade att svår torka skulle kunna utlösa skogsdöd på kort sikt.
De tillade att insatserna för att hejda avskogningen måste åtföljas av initiativ för att förhindra att markförvaltningsbränder sprider sig till angränsande skogsreservat.
Resultaten finns i den nationella vetenskapsakademins verksamhet.
Medförfattare Paulo Brando, en forskare från Brasiliens Amazon Environmental Research Institute och Woods Hole Research Center, USA, förklarade att resultaten baserades på data som samlats in från ett långgående fältexperiment, som beskrevs som det första i sitt slag.
Under 2004 etablerade teamet tre tomter i sydöstra Amazonas - varav en brändes årligen, en brändes vart tredje år, medan den återstående lämnades orörd som en kontroll tomt.
"Om vi brände varje år, hade vi inte tillräckligt med bränsle (blad och träd) för att driva en hög intensitet eld - bränder som kommer att döda en hel del träd - så vi publicerade några papper som säger att denna typ av skog var ganska brandtålig," förklarade Dr Brando.
Men han berättade för BBC News att laget blev förvånad 2007: "Vi brände båda tomter (fjärde brännskada för den årliga tomten och andra brännskada för tre år tomt) och båda tomter svarade verkligen starkt på bränderna.
"Det var ett skifte i systemet från en skog till en savannah-liknande miljöâ € € en gräs invaderade skogen och det fanns grundläggande förändringar i ekosystemet.
Han tillade att torkan under det året utlöste förändringen: " Det fanns fler löv och kvistar på marken, de var torrare så bränderna var ganska intensiva.
"Till vår förvåning observerades inte de största effekterna i tomten vi brände varje år utan snarare i den vi brände vart tredje år.
"Detta berodde på att det fanns mer tid för bränsleackumulering, och det berodde också på att produktiviteten i den tomten fortfarande var ganska hög, medan bränslet togs bort varje år i den [årliga förbränningen] tomten och systemets produktivitet minskade."
Ändrat landskap
Dr Brando sa att den abrupta höga träddödligheten hade en bestående inverkan på landskapet när gräs invaderade utrymmet som en gång ockuperades av träd.
"Du behöver inte torka längre för att observera bränder med hög densitet eftersom gräs kan samla mycket mer bränsle än den inhemska, trävegetationen", förklarar han.
Förutom att se förlusten av ett antal trädarter, sade Dr Brando att det fanns bredare ekologiska konsekvenser som ett resultat av att förlora trädtäcket.
"Brännade tomter var fyra grader varmare eftersom de hade färre blad och mindre kapacitet att kyla ner systemet genom fotosyntes," konstaterade han.
"Så vi har sett stora förändringar, inte bara när det gäller artsammansättning utan även när det gäller skogens funktion; det rör sig om mindre vatten eftersom det är varmare och lagrar mindre kol."
Klimatmodeller tyder på att sannolikheten för svår torka i regionen sannolikt kommer att vara mycket vanligare i slutet av århundradet.
Vid en internationell konferens som hölls vid University of Oxford 2012 presenterade forskare rön som tyder på att tropiska skogar i Afrika kan vara mer motståndskraftiga mot framtida klimatförändringar än Amazonas och andra skogsområden.
Forskare vid sammankomsten drog slutsatsen att trädarter i Afrikas tropiska skogar hade uthärdat ett antal klimatkatastrofer under de senaste 4.000 åren.
Under den perioden hade de afrikanska skogarna förlorat arter som skulle ha varit potentiellt sårbara, medan de återstående arterna var "relativt anpassningsbara... till ganska snabba förändringar i nederbörd", förklarade konferensarrangören Yadvinder Malhi, från universitetets Environmental Change Institute.
Som svar på dr Brandos slutsatser sade Prof Malhi: "En stor del av de aktuella vetenskapliga rönen tyder på att intakta tropiska skogar kan vara ganska motståndskraftiga mot klimatförändringar, men kombinationen av klimatförändringar, förändrad markanvändning och brand kan vara mycket mer destruktiv.
Prof Malhi, som inte deltog i studien, tillade att dessa idéer sällan har visats i praktiken.
"Vad som är unikt med denna studie - ett långsiktigt experiment som tog en hel del uthållighet och uthållighet att genomföra - är att det direkt visar effekterna av denna dödliga kombination av faktorer, och gör det möjligt att utforska detaljerna i de ekologiska processer och interaktioner som är inblandade," berättade han BBC News.
Kombinationen av eld och extrema väder kan påskynda träddödligheten i Amazonas, har en studie föreslagit.