Alors que Thor est en pleine introspection et en quête de sérénité, sa retraite est interrompue par un tueur galactique connu sous le nom de Gorr, qui s'est donné pour mission d'exterminer tous les dieux. Pour affronter cette menace, Thor demande l'aide de Valkyrie, de Korg et de son ex-petite amie Jane Foster, qui, à sa grande surprise, manie inexplicablement son puissant marteau, le Mjolnir. Ensemble, ils se lancent dans une dangereuse aventure cosmique pour comprendre les motivations qui poussent Gorr à la vengeance et l'arrêter avant qu'il ne soit trop tard.