Synopsis:

En 965, les Géants des glaces de Jötunheim et leur roi Laufey lancent une invasion de la Terre à Tønsberg en Norvège. Odin, roi d'Asgard, prend la tête de son armée pour les combattre. Après une ultime bataille sanglante pour les deux camps à Jötunheim, Odin, éborgné, parvient à battre Laufey et s'empare de la source de pouvoir des Géants. De nos jours, le fils d'Odin, Thor se prépare à hériter du trône d'Asgard, mais cette cérémonie est interrompue lorsque trois Géants tentent de reprendre la source de leur pouvoir. Malgré l'interdiction de son père Odin, Thor, aveuglé par sa soif de gloire et de bataille, se rend à Jötunheim pour faire face à Laufey, accompagné de son frère Loki, de son amie d'enfance Sif et de ses trois acolytes : Volstagg, Fandrall et Hogun. Une bataille s'ensuit avant qu'Odin n'intervienne pour sauver les Asgardiens. Pour avoir fait preuve d'arrogance envers son père et déclenché une nouvelle guerre contre les géants, Thor est privé de son pouvoir et exilé sur Terre, par Odin, sous l'apparence d'un simple mortel. Son marteau, Mjöllnir, y est également envoyé après avoir été enchanté par Odin, afin qu'il ne puisse servir que celui qui s'en montrera digne. Thor atterrit au Nouveau-Mexique, où l'astrophysicienne Jane Foster, son assistante Darcy Lewis et son mentor, le Dr Erik Selvig, mènent d'importants travaux. Quelques individus du coin trouvent Mjöllnir, tandis que l'agent du SHIELD Phil Coulson s'empare des données qu'a collectées Jane concernant l'arrivée sur Terre de Thor. Ce dernier, peu après avoir découvert où se trouvait Mjöllnir, se dirige vers lui, et met facilement à terre les gardes qui protègent le marteau. Il essaye ensuite de retirer Mjöllnir du rocher sous les yeux de l'agent Clint Barton. Privé de ses pouvoirs et indigne d'eux, Thor ne parvient toujours pas à soulever son marteau et, dépité, se laisse capturer par les gardes. Loki lui apparaît alors, lui faisant croire qu'Odin est mort et qu'il ne doit plus jamais revenir à Asgard. Avec l'aide du Dr Selvig, il est libéré, mais effondré par le chagrin, il se résigne à vivre sur Terre tandis qu'il commence à éprouver des sentiments pour Jane. Pendant ce temps à Asgard, Loki a découvert qu'il était le fils de Laufey, adopté par Odin après la fin de la guerre. Ce dernier, affaibli et dépassé par les événements, est tombé dans un profond sommeil afin de récupérer ses forces. Loki le supplante et offre à Laufey sa chance de tuer Odin et de reprendre la source de pouvoir des Géants. Sif et le trio palatin, soupçonnant les agissements de Loki, décident de partir retrouver Thor sur terre et parviennent à convaincre sans grande difficulté Heimdall, le gardien du Bifröst, de les aider. Conscient du danger que le retour de Thor pourrait apporter, Loki envoie le Destructeur, un automate apparemment indestructible, pour retrouver et tuer son frère ainsi que ses amis. Les guerriers trouvent Thor et lui apprennent que son père est toujours vivant, mais le Destructeur les rejoint et parvient sans mal à les battre. Le fils d'Odin décide alors de se sacrifier afin de sauver ses amis et les innocents autour d'eux. Grièvement blessé par un unique coup du Destructeur, Thor prouve ainsi qu'il est de nouveau digne de posséder Mjöllnir. Le marteau se détache du rocher et retourne dans la main de Thor. Retrouvant ainsi son pouvoir, le Dieu du tonnerre parvient à détruire l'automate. Après avoir fait ses adieux à Jane et lui promettant de la revoir un jour, il retourne chez lui avec ses compagnons à Asgard pour faire mettre un terme aux agissements de son frère.