Nachdem er die Frost Giants besiegt hat, entdeckt Odin das verlassene Baby Loki und bringt es zu Laufey zurück. Jahrhunderte später hat Odin einen Sohn, Thor, der ein lebhafter und partybegeisterter Prinz geworden ist. Während Odin schläft und Frigga abwesend ist, reist Thor zur Erde, um eine riesige Party mit Aliens aus dem gesamten Universum zu veranstalten. Seine Ankunft weckt das Interesse von Jane Foster und Darcy Lewis, die sich ihm anschließen. Als Thor und Foster sich näherkommen, ruft die amtierende S.H.I.E.L.D.-Direktorin Maria Hill Carol Danvers zu Hilfe, um den Schaden, den Thors Eskapaden anrichten, zu begrenzen. Danvers kann Thor nur schwer bezwingen, ohne ihre volle Kraft einzusetzen. Daher schlagen Lewis und Hill vor, den Kampf in einen weniger bevölkerten Bereich zu verlegen, während Foster mit Heimdalls Hilfe Frigga kontaktiert.
Hill bereitet einen nuklearen Schlag vor, als Danvers und Thor erneut kämpfen, doch Frigga meldet sich und kündigt ihre Ankunft an. Thor und die Partygäste beseitigen rasch das Chaos, bevor sie eintrifft. Später lädt Thor Foster zu einem Date ein, wird jedoch von einer Armee von Drohnen unterbrochen, angeführt von Ultron, der alle sechs Infinity Stones besitzt.
Die Besetzung umfasst Chris Hemsworth als Thor, Natalie Portman als Jane Foster, Tom Hiddleston als Loki, Kat Dennings als Darcy Lewis, Samuel L. Jackson als Nick Fury, Jeff Goldblum als den Grandmaster, Cobie Smulders als Maria Hill, Clark Gregg als Phil Coulson, Frank Grillo als Brock Rumlow, Taika Waititi als Korg, Karen Gillan als Nebula, Jaimie Alexander als Sif, Seth Green als Howard the Duck, Alexandra Daniels als Carol Danvers / Captain Marvel und Rachel House als Topaz.
