Una guerra se desata entre los gigantes de hielo y la patria de Thor (Chris Hemsworth). Loki (Tom Hiddleston) lucha por su derecho al trono.
Thor es desterrado de Asgard por su padre Odin (Sir Anthony Hopkins) y enviado a Midgard (Tierra) como castigo por su arrogancia y desobediencia en la batalla.
Pierde sus poderes del martillo hasta que este le es devuelto en la Tierra y lo saca del suelo. En su lucha por su propia libertad en la Tierra, conoce a la científica Jane Foster (Natalie Portman) y se enamora de ella.
Thor luego combate contra las fuerzas malignas de su hermano Loki junto con un gigante destructor robótico que ataca a un pueblo.