Thor tager ud på en meget anderledes rejse for at finde indre ro. Men hans frihed afbrydes af den galaktiske morder Gorr the God Butcher. For at bekæmpe truslen får Thor hjælp af King Valkyrie, Korg og ekskæresten Jane Foster, som til Thors store overraskelse kan svinge hans magiske hammer Mjølner, så hun bliver The Mighty Thor. Sammen tager de ud på en skræmmende, kosmisk rejse for at afsløre mysteriet med Gorr the God Butchers hævn og stoppe ham, inden det er for sent.