Thor (Chris Hemsworth) został pozbawiony swojego mjølnera i uwięziony po drugiej stronie wszechświata. Nie ma zbyt wiele czasu, gdyż musi powrócić do Asgardu, aby go ocalić przed potężną Helą (Cate Blanchett). Zanim tego dokona, musi przetrwać w turnieju gladiatorów i stawić czoła swojemu przyjacielowi Hulkowi (Mark Ruffalo).

Thor zostaje uwięziony po drugiej stronie wszechświata. Osłabiony i pozbawiony młota musi znaleźć sposób, by powrócić do Asgardu i stawić czoła bezwzględnej i wszechpotężnej Heli oraz powstrzymać Ragnarok – "zmierzch bogów", zagładę świata i całej asgardzkiej cywilizacji. Przedtem jednak musi stanąć do gladiatorskiego pojedynku na śmierć i życie z byłym sprzymierzeńcem i członkiem drużyny Avengers — niesamowitym Hulkiem!

Minęło trochę czasu od wydarzeń przedstawionych w filmie "Thor: Mroczny świat". Thor (Chris Hemsworth) jest uwięziony przez wrogów jego rodzinnego Asgardu w odległej części wszechświata. Pewnego dnia gromowładny zostaje zmuszony do udziału w pojedynkach gladiatorów. Niespodziewanie okazuje się, że ma stanąć do walki z dawnym sojusznikiem, Hulkiem (Mark Ruffalo). Superbohaterowie zwierają szyki nie tylko po to, żeby odzyskać wolność. Muszą też pokonać potężną Helę (Cate Blanchett) - boginię śmierci, która zawładnęła Asgardem. Jeśli się im to nie uda, świat czeka Ragnarok - mityczny zmierzch bogów, którego nie przetrwa żaden gatunek.

Thor (Chris Hemsworth) i Loki (Tom Hiddleston) wyruszają na poszukiwania zaginionego Odyna (Anthony Hopkins). Po uzyskaniu pomocy od dra Strange'a (Benedict Cumberbatch), znajdują ojca w Norwegii. Stary bóg jest umierający. Wyjawia synom, że wraz z jego ostatnim tchnieniem zostanie uwolniona Hela (Cate Blanchett), ich siostra i bogini śmierci, która przyniesie zagładę Asgardowi. Gdy ten kona, pojawia się potężna oponentka. Dochodzi do walki pomiędzy rodzeństwem o przyszłość całego świata.

Los nie sprzyja Thorowi (Chris Hemsworth). Bohater nie dość, że został pozbawiony swojego młota, to jeszcze uwięziono go po drugiej stronie wszechświata. Co gorsza – nie ma czasu do stracenia. Musi powrócić do Asgardu, aby ocalić świat przed marzącą o zagładzie cywilizacji, potężną i złowrogą Helą (Cate Blanchett). Wcześniej jednak zostaje zmuszony do wzięcia udziału w turnieju gladiatorów, gdzie przyjdzie mu stoczyć pojedynek na śmierć i życie ze swoim przyjacielem Hulkiem (Mark Ruffalo).

Po powrocie do Asgardu w poszukiwaniu tajemniczego wroga polującego na Kamienie Nieskończoności Thor odkrywa, że ​​działania jego brata Lokiego, który zdobył tron ​​Asgardu, doprowadziły do ​​zbliżania się najstraszniejszego wydarzenia - Ragnaroka. Według legendy będzie to ostatnia bitwa, w której na szali postawione będzie istnienie mitycznego Asgardu. Aby nie dopuścić do tych wydarzeń, Thor będzie musiał skorzystać z pomocy swojego dawnego towarzysza z Avengers - Hulka. Razem przyjdzie im zmierzyć się z zagrażającym wszystkich dziewięciu światom wrogiem, którego celem jest dopełnienie proroctwa Ragnaroka i doprowadzenie do ich zniszczenia.