影片以北欧神话为背景，讲述了托尔的弟弟洛基逃离阿斯加德，寻找隐藏在地球上的宇宙力量，企图毁灭人类世界的故事。在人类朋友的帮助下，托尔成功阻止了洛基的阴谋，恢复了地球的和平。影片中，洛基杀死了他们的父亲奥丁，来到地球，唤醒了神兽巨狼芬里尔，企图摧毁九界树，从而掌控宇宙。洛基利用神力假扮考古学家，成功唤醒了巨狼。与此同时，托尔在得知弟弟的疯狂行为后，立即启程前往地球阻止他的计划。在地球上，托尔结识了正在挖掘芬里尔监狱的考古学家格蕾丝博士和其他朋友。为了维护地球的和平，他们携手对抗洛基。在与洛基和芬里尔的一系列激烈战斗中，托尔最终被击败。然而，在父亲奥丁的激励下，托尔重拾勇气，再次与洛基战斗。危急时刻，格雷斯博士举起了托尔之锤，证明人类也能成为真正的英雄。最终，托尔和他的朋友们成功击败洛基，守护了地球的和平，托尔也回到了阿斯加德。
