影片以北欧神话为背景，讲述了雷神的弟弟洛基逃出阿斯加德，寻找隐藏在地球上的宇宙之力，企图破坏人类世界。在人类朋友的协助下，雷神托尔成功阻止了洛基的阴谋，恢复了地球的平静。影片中，洛基杀害了他们的父亲奥丁，来到地球，唤醒了神兽巨狼芬里尔，企图摧毁九界之树，以此获得宇宙的控制权。洛基利用他的神力冒充考古学家，成功唤醒了巨狼。与此同时，雷神托尔得知弟弟的疯狂行为后，立刻启程前往地球，阻止他的计划。在地球上，雷神遇到了正在挖掘芬里尔监狱的考古学家格蕾丝博士以及其他朋友。为了维护地球的和平，他们一同与洛基进行对抗。在与洛基和芬里尔的一系列激烈战斗中，雷神落败。然而，在父亲奥丁的感召之下，雷神重拾勇气，再次迎战洛基。在危急关头，格蕾丝博士举起了雷神之锤，印证了人类也可以是真正的勇者。最终，雷神和朋友们成功击败了洛基，守护了地球的和平，雷神也重返阿斯加德