雷神索爾（克里斯·海姆斯沃斯飾）在平靜生活被屠神者格爾（克里斯蒂安·貝爾飾）打破后，與女武神瓦爾基里（泰莎·湯普森飾）組成聯盟展開對抗。格爾因女兒被神明奪走生命而化身復仇者，手持能吸收神性的黑刃獵殺眾神。索爾在追查過程中與前女友簡·福斯特（娜塔莉·波特曼飾）重逢，身患絕癥的簡意外激活雷神之錘妙爾尼爾的力量，在獲得神力成為女雷神后投身戰斗。新舊兩代雷霆之力的擁有者在對抗中直面信仰崩塌與情感矛盾，索爾更需面對簡因使用神力加速生命流逝的殘酷現實。最終決戰中，索爾與簡合力擊潰格爾并摧毀黑刃，但妙爾尼爾的毀滅迫使索爾接受自身力量的蛻變。戰后，女武神組建的新阿斯加德迎來重建曙光，而索爾選擇與銀河護衛隊同行開啟全新征程。