Asgard ist das Königreich der Götter. Hier wohnt Thor und ist eine Legende, weil er als tapferer Krieger gilt. Leider macht er einen Fehler und löst einen Krieg im Götterreich aus. Sein Vater, Odin, verbannt ihn daraufhin auf die Erde. Zurück darf er erst, wenn er gelernt hat sich zu beherrschen und seine Kräfte nach den göttlichen Regeln von Asgard einzusetzen - zum Wohl aller. Als Thor auf der Erde aufschlägt, fällt er genau vor die Füße der Wissenschaftlerin Jane. Sie nimmt ihn auf und kümmert sich um ihn. Allerdings wird auch das Militär auf den ungewöhnlichen Mann aufmerksam. Und damit nicht genug, Thor muss auch seinen Hammer suchen. In all dem Chaos beginnt eine dunkle, göttliche Macht damit, die Erde in ein Inferno zu stürzen. Nur Thor kann die Menschheit beschützen und retten.

Der Angriff aus dem AVENGERS Film ist noch gar nicht lange her, da setzt dieser Film ein. Thor muss gegen eine Horde dunkler Elfen kämpfen, angeführt von dem schurkischen Malekith. Der will nur eines: das Universum wieder in Richtung Dunkelheit stürzen.

Hammer weg, Haare ab – manchmal kommt selbst für einen Superhelden alles anders als gedacht: Während Asgard und seiner Bevölkerung durch die Tyrannei der skrupellosen Hela der Untergang droht, wird Thor am anderen Ende des Universums ohne seine mächtige Waffe gefangen gehalten. In einem atemlosen Wettlauf gegen die Zeit versucht der Göttersohn seinen Weg zurück in die Heimat zu finden, um ‚Ragnarök‘, die gefürchtete Götterdämmerung, aufzuhalten. Doch vorher muss er sich in einem tödlichen Gladiatorenkampf keinem Geringeren als einem alten Verbündeten und Mitglied der Avengers stellen: dem unglaublichen Hulk!

Nachden Thor sich den Guardians angeschlossen hat, wird der Staffelstab (bzw. Hammer) an seine Nachfolgerin und Ex-Freundin Dr. Jane Foster weitergereicht, die als weibliche Version des berühmten Donnergottes auftreten wird. Die Handlung basiert zum Teil auf der Comic-Storyline „The Mighty Thor“, in der eine krebskranke Jane Foster durch Thors Hammer Mjölnir die Fähigkeit erhält, zum Donnergott zu werden. Valkyrie soll unterstützen, den Bösewicht Gorr The God Butcher die Stirn zu bieten, der eine ernste Bedrohung darstellt.