Vi møder vi tordenguden på en ny og uvant rejse - en søgen efter indre fred. Men Thors otium forstyrres af en galaktisk skurk kaldet Gorr Gudeslagter, der ønsker at udrydde alle guder. I kampen mod denne trussel søger Thor hjælp hos kong Valkyrie, Korg og sin ekskæreste Jane Foster, der til Thors overraskelse er bevæbnet med hans magiske hammer, Mjølner, i rollen som Mægtige Thor. Sammen drager de ud på et hårrejsende kosmisk eventyr for at afdække mysteriet bag gudeslagterens hævntogt og stoppe ham, før det er for sent.
