O filme apresenta Thor em uma jornada diferente de tudo que ele já enfrentou – uma busca pela paz interior. Mas sua aposentadoria é interrompida por um assassino galático conhecido como Gorr, o Carniceiro dos Deuses, que busca a extinção dos deuses. Para combater a ameaça, Thor pede a ajuda do Rei Valquíria, Korg e da ex-namorada Jane Foster, que – para surpresa de Thor – inexplicavelmente carrega seu martelo mágico, Mjolnir, como a Poderosa Thor. Juntos, eles embarcam em uma alucinante aventura para descobrir o mistério da vingança do Carniceiro dos Deuses e detê-lo antes que seja tarde demais.