A jelenben Odin idősebb fia, Thor a trónra lépésre készül, apja át akarja adni neki az uralkodást. A ceremóniát megzavarja, hogy jégóriások megpróbálják visszaszerezni az ércládikót. Thor dühében, apja parancsa ellenére néhány társával és testvérével, Lokival Jotunheimbe megy, hogy szembeszálljon a jégóriásokkal, akik azonban túlerőben vannak. Szorult helyzetükből Odin menti meg őket, de mivel akciójuk felborította a kényes fegyverszünetet a két birodalom között, Odin megfosztja Thort isteni erejétől és büntetésből a Földre küldi, ahova Thor egy viharban érkezik meg. Odin Thor fegyverét, a Mjölnir nevű pörölyét is utána hajítja, hogy „aki méltóvá válik rá, az használhassa”.
Thor Új-Mexikóban ér földet, ahol három kutató, Jane Foster asztrofizikus, asszisztense, Darcy Lewis és tanácsadójuk, Dr. Erik Selvig találják meg.
A helyi lakosság hamarosan megtalálja az égből hullott pörölyt, de sem emberi, sem gépi erővel nem tudják megmozdítani. A kis krátert hamarosan egy kormányszervezet, a S.H.I.E.L.D. körbeveszi műanyag sátrakkal, műszerekkel és fegyveres őrökkel. A szervezet erővel elviszi Jane és társai összes műszerét, számítógépét és írásbeli feljegyzéseit tanulmányozás céljából. Amint Thor tudomást szerez róla, hogy a fegyvere a közelben van, Jane segítségével elmegy a helyszínre, néhány őrt leüt, de a pörölyt neki sem sikerül megmozdítania. Csalódottan hagyja elfogni magát. Kihallgatása alatt Loki jelenik meg neki öltönyben, és elmondja, hogy már ő a király, apjuk meghalt és Thornak a Földön kell maradnia, mert a jégóriások ezt a feltételt szabták. Selvig közbenjárására Thort elengedik. Thor nem bánja, hogy a Földön kell maradnia, mert kezdi megkedvelni Jane-t, és Jane számára is rokonszenves a férfi.
Loki rájön, hogy ő valójában Laufey, a jégóriások uralkodójának a fia, akit Odin örökbefogadott csecsemőkorában. Elmegy hozzá, és felajánlja neki, hogy ölje meg Odint, mialatt hosszú álomban fekszik. Amikor azonban Laufey meg akarja ölni az alvó királyt, Loki öli meg Laufey-t.
Thor fegyvertársai nem örülnek, hogy Loki lett a király, ezért elhatározzák, hogy megkeresik Thort, hogy beszéljenek vele. Meggyőzik Heimdallt, a Bifröszt kapu őrzőjét, hogy engedje őket lemenni a Földre. Tervük Loki tudomására jut, aki utánuk küldi a Pusztító gépet, egy emberformájú, páncélos robotot, hogy ölje meg Thort. Társai megtalálják Thort, ekkor kiderül, hogy Odin nem halt meg. Amikor a Pusztító megérkezik, rövid harc kezdődik, majd Thor felajánlja, hogy Loki ölje meg őt. Thor ezzel az önfeláldozással méltóvá válik az isteni erőre, és a pöröly a kezébe száguld, ezzel legyőzi a Pusztítót. Thor elbúcsúzik Jane-től, megígéri, hogy visszatér, és társaival visszamegy Asgardba, hogy szembenézzenek Lokival.
Loki terve az volt, hogy Jotunheimet teljesen elpusztíthassa, Thor azonban szembeszáll vele, és a két birodalmat összekötő hidat veri szét a pörölyével. Loki és Thor összeverekszenek a hídon, és majdnem a feneketlen mélységbe zuhannak, de Odin felébred álmából és elkapja őket. Loki azonban saját elhatározásából a mélységbe zuhan.
A Földön Jane és kis csapata visszakapta a felszerelését, és azon dolgoznak, hogy az elméletben már egy ideje ismert Einstein-Rosen hidat létre tudják hozni, így egy átjáró nyílna Asgard felé.
A stáblista lefutása után Selviget egy titkos S.H.I.E.L.D. laboratóriumba hívják, ahol Nick Fury igazgató (Samuel L. Jackson) egy fém táskában lévő szerkezetet mutat neki, ami elvileg végtelen energiát tud előállítani. Loki láthatatlanul Selvig fülébe súg, amit a férfi elismétel: „akkor meg kéne vizsgálni”.
- Thor:
A mennydörgés istene, az északi mitológiákban lévő azonos nevű istenről mintázták.
Jane Foster:
Asztrofizikus, aki kis csapatával tudományos kutatást végez viharok közelében. Foglalkozása jelentős eltérést jelent a képregényhez képest, ahol Jane ápolónő volt.
- Loki:
Odin fogadott fia, az azonos nevű északi istenről mintázták.
- Odin:
Asgard ura, főisten, Thor és Loki apja. Az azonos nevű északi istenről mintázták.
- Heimdall, a kapu őrzője:
A mindent-látó, mindent-halló kapu őrző. Az azonos nevű északi istenségről mintázták.
- Laufey, a jégóriások királya:
Loki biológiai apja. Az azonos nevű mitológiai alakról mintázták.
- Volstagg:
A Három Harcos egyik tagja, Thor harcostársa. Jó étvágyáról és körméretéről ismert
- Hogun:
A Három Harcos egyik tagja. Thor közeli barátja.
- - Fandral:
A Három Harcos egyik tagja. Romantikus és szájhős.
- Sif:
Thor gyermekkori barátja és harcostársa. Az azonos nevű mitológiai istenről mintázták.
- Frigga:
Odin felesége, Thor mostohaanyja. Az azonos nevű mitológiai istenről mintázták.
