Il film fantastico è uscito nelle sale italiane (anche in 3-D) in contemporanea mondiale mercoledì 27 aprile 2011 su distribuzione Universal Pictures International Italy.

Il progetto iniziale prevedeva Matthew Vaughn alla regia mentre per i ruoli di Thor/Donald Blake e Loki erano stati ingaggiati rispettivamente Alexander Skarsgård e Josh Hartnett. Solo a pochi mesi dal primo ciak, la Marvel ha preteso una riscrittura della sceneggiatura (nella quale si è deciso di rinunciare al doppio ruolo del protagonista), e dopo aver dirottato Vaughn sul progetto "X-Men: First Class" sono stati ingaggiati Chris Hemsworth e Tom Hiddleston (del casting originale è sopravvissuta solo Natalie Portman). L'unico attore ad essere stato scelto personalmente da Kenneth Branagh è stato Ray Stevenson (al suo secondo film Marvel dopo "Punisher: War Zone"), con cui aveva già lavorato a teatro.

Il film è stato poi seguito da un cross-over con gli altri supereroi Marvel, "The Avengers" (2012), e da tre sequel, "Thor: The Dark World" (2013), "Thor: Ragnarok" (2017) e "Thor: Love and Thunder" (2022).