勇敢善戰雷神托爾(克里斯•海姆斯沃斯 Chris Hemsworth 飾),作為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,托爾的弟弟洛基為了成為阿斯加德的王,居然聯合寒冰巨人,企圖在永恆境界掀起一場腥風血雨。為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,為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為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,維護那里的法度……
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。