影片故事發在在《復仇者聯盟4：終局之戰》事件之後，雷神索爾（克里斯·海姆斯沃斯 飾）踏上了一段他從未經歷過的旅程：找回自我。但索爾的退休計劃卻被企圖消滅眾神的屠神者格爾（克里斯蒂安·貝爾 飾）打斷，他只好與女武神瓦爾基里（泰莎·湯普森 飾）和寇格（塔伊加·維迪提 飾）再次聯手，其間更發現自己八年未見的前女友簡·福斯特（娜塔莉·波特曼 飾）獲得了雷神之力、揮舞著多年前在自己面前毀滅的雷神之錘，令索爾驚訝不已。他們一起踏上了星際冒險，以揭開格爾的復仇之謎，並在為時已晚之前阻止他。