תור (כריס המסוורת') מוצא את עצמו כלוא בצד השני של היקום, רחוק מאוד מאסגרד, ללא הפטיש האגדי שלו. כשהוא מתעורר במצב חסר אונים, הוא מגלה כי אסגרד עומדת בפני איום קיומי – ראגנארוק, חורבן העולם העתיק שלו. כדי למנוע את האסון, תור חייב למצוא דרך לחזור במהירות הביתה, אך הזמן אוזל במהירות מסוכנת. בדרכו הוא נאלץ להתמודד עם קרבות אכזריים, כשבין היריבים שלו נמצא גם גלדיאטור אכזרי שמארגן תחרויות חיים ומוות.
במהלך הקרבות, תור נתקל בהאלק (מארק ראפלו), חבר ותיק שהפך ליריב בלתי צפוי, אך בסופו של דבר מתגלה כבן ברית חיוני במאבק להצלת אסגרד. לצד זאת, דמויות נוספות כמו לוקי (טום הידלסטון) וולקירי (טסה תומפסון) מצטרפות למאבק, כל אחת עם מניעיה ויכולותיה, והם יוצרים ברית לא צפויה מול האויבים המאיימים. במקביל, תור מתמודד עם האיום של הלוחמת האכזרית הלנה (קייט בלאנשט), שמביאה הרס וכאוס לעולם. המאבק של תור הוא לא רק פיזי אלא גם פנימי, כשהוא מנסה להבין את מקומו ואת גורלו כמלך וכמגן של עמו. הוא נלחם לא רק על חייו אלא על עתיד אסגרד כולה, כשהוא מנווט בין בגידות, בריתות ושינויים דרמטיים בעולם שמסביבו. הקרב על אסגרד הוא קרב על הישרדות, ועל תור מוטלת המשימה להציל את עולמו לפני שיהיה מאוחר מדי. בסופו של דבר, תור מצליח לאחד את כוחותיו עם חבריו ולהוביל את המאבק נגד הלנה, תוך שהוא מגלה כוחות חדשים בתוכו. הקרב הסופי מתרחש באסגרד, שם תור מתמודד עם ההרס העצום ומנסה להציל את עמו מהחורבן. למרות האובדן והכאוס, תור מצליח להבטיח את המשך קיומה של אסגרד בדרך חדשה, כשהוא מקבל על עצמו את תפקיד המנהיג האמיץ שמוביל את עמו לעתיד טוב יותר. הסרט משלב פעולה, הומור ודרמה, ומציג מסע של גילוי עצמי, אומץ ותקווה.
