勇敢善戰雷神托爾（克里斯•海姆斯沃斯 Chris Hemsworth 飾），作爲永恆境界阿斯加德的王位繼承人，受人敬仰。然而由於一次魯莽的行動，險些挑起一場古老的戰爭，因此被父親天神奧丁（安東尼•霍普金斯 Anthony Hopkins 飾）流放到人間。托爾在人間認識了 美麗的女科學家珍•福斯特（娜塔莉•波特曼 Natalie Portman 飾）和她的工作夥伴，在他們的幫助下，托爾找到了和自己一起被貶的雷神之錘，但此時的雷神之錘並不屬於他。此間，托爾的弟弟洛基爲了成爲阿斯加德的王，居然聯合寒冰巨人，企圖在永恆境界掀起一場腥風血雨。爲了維持永恆之界的法度，托爾的四位朋友也來到人間，他們決定帶托爾返回永恆之境。此時，爲了阻止雷神重歸永恆境界，洛基派出巨人殺死托爾。喪失能力和法戰的托爾爲了保護無辜的人類與自己的朋友，獻出了自己的生命。托爾的死打破了天神的的咒語，托爾復活並重獲雷神之力戰勝巨人。此時，天神生命危在旦夕，托爾必須與自己的朋友們重返永恆之界，維護那裡的法度……
本片改編自傳奇漫畫家搭檔斯坦•李（Stan Lee）和傑克•科比（Jack Kirby）於1962年推出《雷神》連載漫畫。