Un gruppo di studiosi di fenomeni atmosferici nel deserto del New Mexico si trovano di fronte ad una strana tempesta magnetica e ad un uomo, spuntato da chissadove, che li "investe" e che loro portano all'ospedale.

Quello che non sanno è che l'uomo è Thor, figlio di Odino, esiliato sulla terra dopo aver rischiato una guerra che avrebbe messo in gioco la lunga tregua del suo regno Asgard e privato di tutti i suoi poteri, a partire dall'onnipotente martello Mjolnir, piantato come una "spada nella roccia" in mezzo al deserto, finchè non fosse stato in grado di usarli con saggezza.

Intanto nel regno di Asgard il perfido fratello Loki, non solo trama per la conquista del trono, ma fa di tutto affinchè il fratello non riesca più a tornare a casa.

Da questo punto il film si divide in due parti: una dichiaratamente shakesperiana fatta di intrighi, tradimenti, doppigiochi sul pianeta natio, grazie anche alla scelta del regista Branagh, uno dei più famosi nell'affrontare i temi cari all'autore inglese, l'altra quella più d'azione, ambientato in uno sperduto paesino del new messico, che sembrerebbe costruito solo per inserirci il product placement (7-eleven, Western Union, Dr. Pepper, Usa Today, Burger King, solo per citare alcune fra le 32 marche presenti), infarcita anche di stacchetti divertenti con lo S.H.I.E.L.D. Strategic Homeland Intervetion, Enforcement, Logistic Division, utilizzati essenzialemente per portare avanti il product placement della saga con gli altri componenti già apparsi, a parte Black Widow apparsa in Iron Man 2, con Hawkeye, che qui appare per la prima volta, l'agente Coulson, più in forma che mai, Hulk, citato da parte di Erik, quando dice a Jane che conosceva uno scienziato esperto di raggi gamma sparito quando è intervenuto lo Shield, Iron Man con l'agente Coulson che non sa se il robot di metallo sputafuoco sia "stuff of Stark" "Non lo so quel ragazzo non mi dice mai niente" e, ovviamente Nick Fury che al solito appare dopo i titoli di coda. Come al solito ottimo product placement della saga degli Avengers.