影片故事發在在《復仇者聯盟4：終局之戰》事件之后，雷神索爾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打斷，他只好與女武神瓦爾基里和寇格再次聯手，其間更發現自己八年未見的前女友簡·福斯特獲得了雷神之力、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，并在為時已晚之前阻止他。