파괴를 일삼는 ‘요툰하임’을 제압한 왕 ‘오딘’의 통치로 평화로운 나날을 보내고 있는 신의 세계 ‘아스가르드’. 오딘의 아들인 ‘토르’의 왕위 계승식이 있던 날, 요툰하임의 지배자인 ‘라우페이’는 신들간의 평화 협정을 위반하고 아스가르드를 침입한다. 이 사건으로 인해 왕위에 오르지 못한 토르는 분노와 모욕감에 복수를 계획하고 요툰하임을 공격한다. 하지만 막강한 요툰하임의 군대에 포위된 토르는 위기에 몰리게 되고, 이를 알게 된 오딘은 토르의 오만하고 경솔한 행동에 분노해 그의 신으로서의 능력과 해머 ‘묠니르’를 박탈한 채 인간 세계 ‘미스가르드’로 추방한다.
천체의 이상현상을 연구하던 과학자 ‘제인’ 일행은 거대한 섬광의 흔적을 쫓던 중, 그 현장 한가운데서 지구에 떨어진 토르와 맞닥뜨린다. 힘의 원천인 해머 ‘묠니르’도 잃어버린 채 하루 아침에 평범한 인간이 되어버린 토르. 지구에서 처음 만난 제인 일행과 함께하며 점차 인간 세계에 적응해 간다. 한편 토르가 없는 사이 아스가르드 왕국은 동생 로키의 야욕으로 인해 혼란에 빠진다.
자신의 위치를 위협하는 형 토르를 완벽히 제거하기 위해 강력한 파괴력의 ‘디스트로이어’를 지구로 보내 공격을 명하는 로키. 묠니르 없이는 신의 힘을 발휘할 수 없지만 자신의 존재 때문에 지구에 위험이 닥치고 있음을 알게 된 토르는 로키의 공격을 막기 위한 결전에 나서는데…!
