Инопланетянин Горр после смерти своей дочери Любви и бесчисленных просьб к своему богу Рапу находит того и разочаровывается. Некромеч, оружие, способное убивать богов, призывает Горра, и тот убивает Рапу и клянётся истребить всех богов.
Тор и Корг некоторое время путешествуют со Стражами Галактики, но их пути расходятся после того, как Тор получает сигнал бедствия от Сиф. Тор и Корг прибывают на снежную планету, где раненая Сиф предупреждает Тора о Горре и о том, что следующей его целью станет Новый Асгард, который процветает под властью Валькирии. Доктор Джейн Фостер, бывшая девушка Тора, борется с раком и в поисках лечения прибывает в Новый Асгард, где осколки Мьёльнира[N 2], старого молота Тора, собираются воедино и наделяют Джейн силами Тора. Сам Тор прибывает в Новый Асгард и с удивлением видит Джейн, сражающуюся Мьёльниром с теневыми монстрами Горра. Тору, Коргу, Валькирии и Джейн почти удаётся остановить Горра, но тот похищает детей Нового Асгарда и сбегает.
Герои отправляются во Всемогущий город, чтобы предупредить других богов об опасности и попросить о помощи. Зевс, царь Олимпийцев, отказывает в помощи и пленяет Тора, что заставляет героев сражаться с воинами Зевса. Бог Олимпийцев убивает Корга своей молнией, которой позже Тор в гневе пронзает самого Зевса; Валькирия крадёт эту молнию во время побега. Коргу удаётся выжить, но от него остаётся только лицо. Затем герои отправляются в Царство теней Горра, чтобы спасти детей. Однако всё это оказалось лишь уловкой Горра, который намеревается с помощью Громсекиры открыть Радужный мост и войти во Врата Вечности, где он сможет исполнить своё желание по истреблению всех богов. Горру удаётся одолеть героев, забрать Громсекиру и ранить Джейн и Валькирию.
На Земле выясняется, что при каждом использовании Мьёльнир забирает жизненные силы Джейн, и следующий раз может стать последним. Поэтому Тор решает отправиться в Храм Вечности в одиночку с помощью молнии Зевса. Горр использует Громсекиру для открытия Врат Вечности. Прибывший Тор решает наделить похищенных детей Асгарда и их оружие своими силами, что позволяет им сражаться вместе с ним. Джейн всё же рискует вновь использовать Мьёльнир и уничтожает Некромеч Горра. Однако тому удаётся войти во Врата Вечности. Признав поражение, Тор убеждает Горра, что всё это время тот желал от Вечности лишь одного — не истребить богов, а вернуть к жизни свою дочь Любовь. Джейн больше не в силах бороться с раком и умирает на руках Тора. Вечность исполняет желание Горра и воскрешает Любовь. Перед смертью от воздействия Некромеча Горр просит Тора позаботиться о Любви. Дети с помощью Громсекиры возвращаются в Новый Асгард, где Валькирия и Сиф начинают их тренировать. Между тем, Тор, снова владеющий Мьёльниром, отправляется в новые приключения вместе с Любовью, которая теперь владеет Громсекирой.
В первой сцене после титров во Всемогущем городе раненый Зевс просит своего сына Геракла убить Тора. Во второй сцене после титров Джейн попадает к вратам Вальхаллы, где её приветствует Хеймдалл.
