该电影基于北欧神话设定，描绘了雷神托尔的兄弟洛基逃离阿斯加德，试图找到藏匿于人间的能量来颠覆人类规则的故事。凭借朋友们的帮助，雷神最终挫败了洛基的阴谋，使世界重归安宁。故事透露，在杀死了自己的父亲奥丁之后，洛基召唤出了巨大的狼芬里尔，并意图毁掉生命起源之地——赛卡特拉赫尼兹纳格尔索利杜尔树，以图统治整个宇宙；他甚至借助自己超凡的能力冒充考古学者唤醒芬里尔。在这关键时刻，得到情报后的雷神迅速赶到地球防止事态恶化。抵达后，他在一名名为格蕾丝的女科学家及其他伙伴的帮助下发现了芬里尔的束缚。为了保持长期和平，众人联手对抗洛基和他的同伙。尽管多次交锋均告失利，但在父亲奥丁的精神激励下，雷神再次振作起来挑战邪恶的弟弟。形势危急之时，正是科研人员格蕾丝举起雷神的圣器——魔锤给予了支持和证明，表明普通人也能成为英勇坚强的英雄。经过一番努力，他们战胜了黑暗力量确保未来的稳定。最后，雷神回到了天空之城阿斯加德迎接新的使命。