「スパイダーマン」「アイアンマン」のマーベル・コミックスから新しいヒーローが誕生した。そのニュー・ヒーロー、マイティ・ソーに扮するのは「スター・トレック」（09）のクリス・ヘムズワース。彼と地球で出会う科学者を今年のアカデミー賞を受賞した「ブラック・スワン」のナタリー・ポートマンが演じている。ほかに「ザ・ライト」のアンソニー・ホプキンズ、ＴＶシリーズ「刑事ヴァランダー」のトム・ヒドルストン、「天使と悪魔」のステラン・スカーシュゴード、「モンゴル」の浅野忠信らの共演。
監督はシェークスピア俳優として知られる「パイレーツ・ロック」のケネス・ブラナーで、撮影を「マンマ・ミーア！」のハリス・ザンバールーコス、音楽を「幸せの１ページ」のパトリック・ドイルが担当している。
神の世界アスガルド。王オーディン（ホプキンズ）の息子ソー（ヘムズワース）は、選ばれた者しか手にすることのできない伝説の武器“ムジョルニア”を使う最強の戦士であり、王の後継者と目されていた。だが、その無敵さゆえに傲慢になった彼は、勝手に氷の巨人の国で暴れ回り、アスガルドに戦乱の危機をもたらしてしまう。父オーディンはその行為に怒り、ソーの力と武器を剥奪し、地球に追放した。
地球の荒野に落ちてきたソーは、一台の車に追突される。最近このあたりで起こっている奇妙な現象を調査しに来た天文学者ジェーン（ナタリー）やセルヴィグ教授（スカーシュゴード）らの車だった。彼らはソーを病院に運ぶが、彼はそこでも暴れ出す。
人間の世界で慣れない生活を送ることになったソーだが、ジェーンと出会ったことで少しずつ人間という存在について知るようになっていく。。