Thor

En 965 apr. J.-C., Odin mène une bataille en Jotunheim opposant les Géants des Glaces aux Asgardiens. Les Jotuns utilisent le Coffre des Hivers Anciens pour déchaîner le froid et tuer des innocents, avant que les Asgardiens ne viennent à leur secours et ne remportent la victoire. Odin s'empare du puissant Coffre des Hivers Anciens et ramène les guerriers asgardiens dans leur royaume. Quelque temps plus tard, Odin s'entretient avec ses deux fils : l'impétueux Thor et le plus réfléchi Loki. Il leur dit que tous deux sont dignes, mais qu'un seul peut régner sur Asgard.

De nos jours, Thor, devenu adulte, se prépare pour une cérémonie au cours de laquelle il doit être officiellement reconnu comme prince héritier. Loki observe la scène avec envie. Avant qu'Odin puisse prononcer la proclamation, il perçoit la présence d'intrus. Trois Géants des Glaces s'infiltrent dans les salles sécurisées où est conservé le Coffre. Le Destructeur surgit alors et empêche les intrus de récupérer le Coffre, les tuant tous les trois.

En examinant les restes, Odin semble calme, mais Thor est furieux et veut attaquer. Thor rassemble Loki et ses fidèles compagnons — Volstagg, Fandral, Hogun et Sif — et, malgré l'opposition de son père, ils se dirigent vers le Bifrost. Heimdall les laisse passer et les six guerriers sont transportés dans le domaine des Géants des Glaces, Jotunheim, un monde gelé et en ruines.

Ils affrontent Laufey, qui se moque des guerriers asgardiens. D'autres Géants des Glaces les encerclent tandis que Laufey leur offre la possibilité de repartir en paix. Loki parvient à convaincre son frère d'accepter et ils s'apprêtent à partir. Thor réagit cependant de façon impulsive à l'insulte d'un Géant des Glaces et le combat éclate. Durant la bataille, Loki éprouve une réaction étrange lorsqu'un Géant des Glaces le touche.

Laufey lâche une Bête des Glaces et les Asgardiens battent en retraite vers le Bifrost. Thor tue la créature, mais l'équipe se retrouve de nouveau encerclée dans une situation désespérée. Odin intervient pour sauver les guerriers, présente ses excuses à Laufey pour l'intrusion et tente de rétablir la paix. Laufey déclare cependant qu'il n'y a plus rien à négocier et que les Géants des Glaces sont désormais en guerre contre Asgard. Il tente de poignarder Odin, qui le repousse d'un blast et ramène les jeunes Asgardiens chez eux.

De retour du côté asgardien du portail, Odin laisse repartir les quatre compagnons et confronte Thor et Loki. Furieux que Thor ait entraîné Asgard dans une nouvelle guerre, il lui dit qu'il n'est pas digne d'être roi. Loki tente d'apaiser son père, mais est rapidement réduit au silence. Odin prive Thor de ses pouvoirs, le bannit sur Terre et envoie son marteau, Mjølnir, quelques instants après lui, avec ces mots : « Quiconque tient ce marteau, s'il en est digne, possédera le pouvoir de Thor. »

Sur Terre, deux physiciens, Jane Foster et Erik Selvig, ainsi que Darcy Lewis, une stagiaire, se trouvent dans le désert du Nouveau-Mexique et mènent des recherches sur un phénomène similaire à une aurore boréale depuis leur van. Un immense tourbillon de vent et d'éclairs se forme soudainement et ils foncent vers lui pour enquêter. Le van percute Thor au cœur du maelström. Thor commence à peine à demander où il se trouve avant de devenir agressif, au point que Lewis lui envoie un coup de taser, le mettant K.O. Les trois scientifiques le chargent dans le van et l'emmènent à l'hôpital, où il recommence à se débattre en se réveillant et finit par être tranquillisé. Selvig essaie de convaincre Foster de le laisser tranquille, le prenant pour un fou, mais elle est curieuse et attirée par lui.

De retour à leur base en ville, les scientifiques découvrent que le S.H.I.E.L.D. a saisi tout leur équipement et leurs recherches, en lien avec les récentes perturbations atmosphériques et l'apparition du marteau de Thor. Ne sachant que faire, le trio retourne à l'hôpital, mais Thor s'est échappé. Alors qu'ils reprennent la route, ils percutent de nouveau l'Asgardien et l'assomment, mais cette fois l'emmènent avec eux. Foster lui donne des vêtements civils appartenant à son ex-petit ami.

Thor entend des habitants parler d'un satellite qui se serait écrasé à 80 km vers l'ouest et décide de s'y rendre. Foster le retrouve et lui propose de le conduire ; ils prennent la route vers l'ouest dans le van. Sur le site du crash, une foule de curieux s'est rassemblée ; les gens font la fête et tentent de soulever le marteau du cratère. Plus tard, le S.H.I.E.L.D. prend le contrôle des lieux et installe un camp provisoire pour étudier le marteau.

À la tombée de la nuit, Foster et Thor arrivent sur place. Thor s'infiltre dans le campement tandis que Foster attend à l'abri. Après avoir mis à terre plusieurs agents et s'être retrouvé dans la ligne de mire de Clint Barton, Thor atteint enfin le marteau, mais ne parvient pas à le soulever. Il hurle son impuissance et s'effondre au sol, sans opposer de résistance lorsque les agents du S.H.I.E.L.D. le cerclent et l'appréhendent.

Sur Asgard, les quatre compagnons de Thor commencent à soupçonner Loki d'être à l'origine de son bannissement. Loki, de son côté, réalise qu'il n'est pas un Asgardien de pure souche. Odin lui avoue qu'il l'a recueilli à Jotunheim alors qu'il était nourrisson et l'a élevé comme son propre fils. Tandis que Loki, confus et en colère, assimile cette révélation, Odin sombre dans un état comateux appelé le « Sommeil d'Odin », laissant Loki assurer la régence.

Sur Terre, l'agent Phil Coulson interroge Thor et, lorsqu'il le laisse seul un instant, Loki apparaît dans la pièce. Il annonce à Thor qu'Odin est mort et qu'il ne peut pas rentrer sur Asgard, laissant Thor anéanti. Selvig arrive alors muni d'un faux permis de conduire et ment aux agents du S.H.I.E.L.D., leur affirmant que Thor est l'ex-mari de Foster et qu'il est sous l'emprise de stéroïdes. Coulson laisse Selvig emmener Thor, qui subtilise au passage le carnet de Foster.

En ville, Selvig entraîne Thor boire un verre, cherchant à le convaincre de laisser Foster tranquille en raison des complications qu'il lui cause et continuerait de lui causer. Les deux hommes enchaînent les boilermakers et finissent par se lier. Thor raccompagne ensuite un Selvig ivre jusqu'à la caravane de Foster. Thor et Foster sortent contempler les étoiles et Thor lui explique les Neuf Royaumes et le Bifrost. Foster en déduit que ce pont correspond au pont de ver d'Einstein-Rosen, le même phénomène sur lequel elle mène ses recherches.

De son côté, Loki retrouve Heimdall et utilise le Coffre des Hivers Anciens contre lui par surprise, le gelant et le laissant figé sur place. Il utilise ensuite le Bifrost pour rencontrer Laufey. Loki lui révèle que c'est lui qui avait laissé entrer les Géants des Glaces sur Asgard afin de tenter de récupérer le Coffre lors du couronnement de Thor. Il conclut un accord avec Laufey : il les laissera de nouveau entrer sur Asgard pour tuer Odin et reprendre leur Coffre, et en échange ils rentreront chez eux en paix. Loki ordonne ensuite au Destructeur de se rendre sur Terre pour tuer Thor.

Le Destructeur débarque dans le désert du Nouveau-Mexique et commence à tout dévaster avec son rayon thermique. Thor et les trois scientifiques s'efforcent d'évacuer tout le monde en sécurité. Thor affronte le Destructeur et demande à Loki, qui peut voir et entendre ce qui se passe depuis Asgard, d'épargner les humains en échange de sa propre vie. Le Destructeur assène à Thor une violente gifle qui le projette au loin, apparemment mort.

Foster court jusqu'au corps de Thor en larmes. Ce geste de sacrifice prouve cependant que Thor est de nouveau digne de manier Mjølnir, qui se libère du cratère et revient dans sa main. Thor retrouve toute sa vitalité, revêt son armure et sa cape rouge, vainc aisément le Destructeur et tente de regagner Asgard, promettant à Foster de revenir.

Les Géants des Glaces envahissent Asgard en passant devant un Heimdall gelé. Laufey se rend dans la chambre d'Odin et, alors qu'il s'apprête à tuer le dieu nordique, Loki abat Laufey pour se poser en héros. Bien que gelé, Heimdall est conscient et parvient à se libérer, puis ramène Thor sur Asgard. Thor fonce aussitôt combattre les Géants des Glaces.

Loki se rend au Himinbjorg et active le pont pour détruire la planète de glace Jotunheim. Thor tente de l'en empêcher et les deux frères s'affrontent. Thor immobilise Loki avec Mjølnir et commence à détruire le Pont arc-en-ciel pour fermer le portail. Lorsque le pont se brise, les deux frères tombent dans l'espace. Odin arrive et attrape Thor, qui tient encore le sceptre de Loki. Loki admet sa défaite et se laisse tomber, disparaissant dans le vide.

Sur Asgard, Thor pleure son frère et pense à Foster, qu'il ne peut plus rejoindre maintenant que le Bifrost est détruit. Heimdall, contemplant le bord tranché du Pont arc-en-ciel, lui assure cependant que Foster le cherche. Sur Terre, Foster travaille dans un nouveau laboratoire avec de nouveaux équipements, désormais assistée par le S.H.I.E.L.D.

Scène post-générique

Selvig est conduit à la base commune de la mission Énergie Noire, où il rencontre Nick Fury. Fury lui montre le Tesseract dans une mallette, affirmant qu'il pourrait constituer une source d'énergie illimitée. Loki apparaît dans un reflet, invisible de Selvig et Fury, et dit : « Ma foi, ça vaut le coup d'y jeter un œil », phrase que Selvig répète aussitôt, sous l'influence subtile de Loki.

Thor incarné par Chris Hemsworth et Dakota Goyo (jeune)

Jane Foster incarnée par Natalie Portman

Loki incarné par Tom Hiddleston et Ted Allpress (jeune)

Odin incarné par Anthony Hopkins

Erik Selvig incarné par Stellan Skarsgård

Darcy Lewis incarnée par Kat Dennings

Agent Phil Coulson incarné par Clark Gregg

Laufey incarné par Colm Feore

Heimdall incarné par Idris Elba

Volstagg incarné par Ray Stevenson

Hogun incarné par Tadanobu Asano

Fandral incarné par Joshua Dallas

Sif incarnée par Jaimie Alexander

Frigga incarnée par Rene Russo

Isabela Alvarez incarnée par Adriana Barraza

Agent Sitwell incarné par Maximiliano Hernández

Hailstrum incarné par Joshua Cox

Grundroth incarné par Joseph Gatt

Raze incarné par Luke Massy

Agent Delancey incarné par Buddy Sosthand

Agent Jackson incarné par Jamie McShane

Agent Garrett incarné par Dale Godboldo

Agent Cale incarné par Patrick O'Brien Demsey

Pete incarné par Matt Battaglia

Homme dans le camion incarné par Stan Lee

Jake incarné par Joel McCrary

Kyle incarné par Isaac Kappy

• Capitaine des Géants des Glaces incarné par Richard Cetrone
• Sentinelle des Géants des Glaces incarné par Darren Kendrick
• Brute des Géants des Glaces incarné par Justice Jesse Smith
• Garde Einherjar incarné par Matthew Ducey
• Garde Einherjar incarné par Jason Camp
• Technicien incarné par Blake Silver
• Garde du S.H.I.E.L.D. incarné par Jim Palmer
• Villageois incarné par Seth Coltan
• Villageois incarné par J. Michael Straczynski
• Villageois incarné par Ryan Schaefer
• Infirmière d’accueil incarnée par Juliet Lopez
• Infirmier incarné par Rob Mars
• Mère viking incarnée par Carrie Lazar 
• Enfant viking incarnée par Harley Graham
• Ancien viking incarné par Alexander Wright
• Viking incarnée par Hilary Pingle
• Viking incarné par Shawn-Caulin Young
• Viking incarné par Kinsey McLean
• Viking incarnée par Kelly Hawthorne

Non crédités

Directeur Nick Fury incarné par Samuel L. Jackson (post-générique)

Clint Barton / Hawkeye incarné par Jeremy Renner

Sleipnir incarné par un animal non identifié

Personnages non parlants

Hugin et Munin

Destructeur

Mention

• Bor
• Buri
• Donald Blake
• Tony Stark
• Bruce Banner
• Hank Pym
• Jupiter
• Père de Jane Foster
• Balder
• Anneka Sunden
• Robert Coulson (indirectement)
• Jackie Chan
• Skinfaxi
• Hrimfaxi
• Xena
• Robin des Bois
• Arthur C. Clarke
• Albert Einstein
• Nathan Rosen