Résumé En 965, les Géants des glaces de Jotunheim et leur roi Laufey (Colm Feore) envahissent la Terre à Tønsberg, Norvège et Odin (Anthony Hopkins), roi d'Asgard vient sur Terre avec son armée pour les combattre. Odin gagne face à Laufey et s'empare de la source de puissance des Géants.
À l'époque d'aujourd'hui, le fils d'Odin, Thor (Chris Hemsworth) se prépare à hériter du trône d'Asgard, mais cette cérémonie est interrompue à cause de trois Géants qui tentaient de reprendre la source de leur puissance. Malgré l'interdiction d'Odin, Thor voyage vers Jotunheim pour faire face à Laufey, accompagné de son frère Loki (Tom Hiddleston), de son amie d'enfance Sif (Jaimie Alexander) et des trois guerriers ; Volstagg (Ray Stevenson), Fandrall (Joshua Dallas) et Hogun (Tadanobu Asano). Une bataille s'en suit avant qu'Odin n'intervienne pour sauver les Asgardiens. Pour avoir fait preuve d'arrogance envers son père, Thor est séparé de son pouvoir et exilé sur Terre, par Odin, sous l'apparence d'un mortel. Son marteau, Mjöllnir (la source de sa puissance), est également envoyé sur terre, enfoncé dans un rocher et protégé par un enchantement.
Thor atterrit au Nouveau-Mexique, endroit dans lequel l'astrophysicienne Jane Foster (Natalie Portman), son assistante Darcy Lewis (Kat Dennings) et son mentor Dr Erik Selvig (Stellan Skarsgård), le découvrent. Quelques individus du coin trouvent Mjöllnir, tandis que l'agent du SHIELD Phil Coulson (Clark Gregg) s'empare des données qu'a collecté 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 (qui deviendra Œil-de-Faucon dans le film The Avengers) perché en haut d'une grue. Après maints efforts Thor ne parvient toujours pas à soulever son marteau et, dépité, se retrouve rapidement capturé par les gardes. Avec l'aide du Dr Selvig, il est libéré et se résigne à vivre sur Terre tandis qu'il commence à éprouver des sentiments pour Jane.
Loki découvre qu'il est le fils de Laufey, adopté par Odin après la fin de la guerre. Ce dernier, affaibli et dépassé par les événements, tombe dans un profond sommeil afin de récupérer ses forces. Loki devient désormais le roi et offre à Laufey sa chance de tuer Odin et de reprendre la source de sa puissance. Sif et les trois guerriers, faisant abstraction des nouvelles règles imposées par Loki, tentent de retrouver Thor. Convaincant sans grande difficulté Heimdall (Idris Elba), le gardien du Bifröst, ils sont alors envoyés sur Terre. Conscient du danger que le retour de Thor pourrait apporter, Loki envoie le Destructeur, un automate apparemment indestructible, pour retrouver et tuer Thor ainsi que ses amis. Les guerriers trouvent ce dernier, mais le Destructeur les rejoint et parvient sans mal à les battre. Thor décide alors de se sacrifier afin de sauver ses amis et Jane pour qui il éprouve de forts sentiments. Affaibli par la puissance d'un unique coup du Destructeur et aux portes de la mort, Thor, ayant ainsi racheté ses erreurs aux yeux de son père plongé dans un profond sommeil, prouve qu'il est de nouveau digne de posséder Mjöllnir. Le marteau se détache du rocher et retourne dans la main de Thor. Retrouvant ainsi sa puissance et faisant face au Destructeur, le Dieu du tonnerre élimine celui-ci sans aucune retenue. Après avoir fait ses adieux à Jane et lui promettant de la revoir un jour, il revient avec ses compagnons Asgardiens pour faire face à Loki.
À Asgard, Loki trahit et tue Laufey, révélant ainsi son véritable plan : détruire Jotunheim pour acquérir l'estime de son père, supérieure à celle que ce dernier a envers Thor. Ce dernier parvient à rejoindre Loki et l'affronte pour en ressortir vainqueur. Le Bifrost devenant incontrôlable, il n'a pas d'autre choix que de détruire le Pont Arc-en-ciel pour sauver un peuple qu'il affronta encore quelques jours auparavant. Odin se réveille et sauve de justesse les deux frères d'une chute fatale vers les abysses, mais Loki décide d'en finir et lâche prise, disparaissant à l'intérieur. Thor admet à Odin qu'il n'est pas prêt à être roi ; entretemps, sur Terre, Jane et son équipe tentent de trouver un moyen d'ouvrir un portail vers Asgard...
Suite au générique de fin, le Dr Selvig rencontre Nick Fury (Samuel L. Jackson); celui-ci ouvre une valise contenant le Cube cosmique. Fury lui explique que c'est une source d'énergie, qui peut être illimitée s'ils parviennent à l'exploiter. Alors que Selvig semble très intéressé par cette révélation, on remarque Loki dans le reflet d'une vitre. Loki semble alors contrôler les pensées de Selvig, car celui-ci répète mot pour mot ce que dit Loki : « Et bien je crois que ça mérite un coup d’œil. »
Source : Wikipedia