Im Jahr 965 n. Chr. drohten die mächtigen Frostgiganten die Erde zu überrollen und brachten sie in eine verheerende Eiszeit. Die Menschheit kämpfte mutig gegen die Bedrohung und, mit Hilfe der Asen — angeführt von ihrem mächtigen König Odin (Anthony Hopkins) — besiegten die Frostgiganten und brachten den Frieden ins Universum zurück. Mit der Quelle der Macht der Frostgiganten sicher verborgen tief in Asgård, drohte kein Krieg mehr das Universum zu erschüttern, und nur offene Treulosigkeit konnte die beiden Seiten erneut an den Rand der Katastrophe treiben. Jahre später, als Odin darauf vorbereitet ist, seinen Sohn Thor (Chris Hemsworth) zum König von Asgård zu erheben, infiltrieren die Frostgiganten Asgård und schlagen mehrere ihrer besten Krieger nieder. Thor, sein Bruder Loki (Tom Hiddleston) und eine auserwählte Gruppe der mächtigsten Krieger Asgards — ohne die Zustimmung des noch- Königs Odin — reisen in die Frostgiganten-Heimatwelt Jotunheim, um sie ein für alle Mal auszuschalten. Nicht in der Lage, den völligen Sieg zu erringen, und die Frostgiganten weigern sich, einen Waffenstillstand von niemand geringerem als Odin selbst anzunehmen, werden die Asen verscheucht, bevor weiteres Blut vergossen wird. Ein wütender Odin entzieht Thor seine Kräfte und verbannt seinen nun sterblichen Sohn auf die Erde ins Exil. Glücklicherweise begleitet ihn sein mächtiger Hammer Mjolnir, der jedoch verzaubert wurde, damit nur ein Mann, der seiner Macht würdig ist, ihn tragen darf. Als Thor versucht, sich an sein neues Zuhause und seine begrenzten Kräfte zu gewöhnen, freundet er sich mit einer Astrophysikerin namens Jane Foster (Natalie Portman) an, die mehr lernt und erlebt, als sie je zu träumen wagte, als Thor’s wahre Aufenthaltsorte und potenzielle Kräfte offenbart werden. Nun, mit skrupellosen Regierungs-Spionen auf der Spur, muss Thor sich als würdig erweisen, die mächtigste Waffe des Universums zu führen, während gleichzeitig sein Heimatplanet Asgård ins Gleichgewicht geraten droht, da ein Machtkampf die Stabilität des gesamten Universums gefährdet.