Thor (Chris Hemsworth), héritier du trône du Royaume d’Asgard, est aussi puissant qu’arrogant. Lorsque sa soif de combats déclenche une guerre ancestrale, son père Odin (Anthony Hopkins) lui inflige la punition ultime : banni du Royaume des Cieux et envoyé sur Terre, le Dieu du Tonnerre se retrouve destitué de ses pouvoirs. Avec l’aide de la scientifique Jane Foster (Natalie Portman), il va devoir apprendre à se comporter en véritable héros, et combattre les forces du mal lancées à sa poursuite depuis le Royaume d’Asgard…
