J. Michael Straczynski, aki a "Thor" képregényeken dolgozott íróként, az első ember, aki megpróbálja felemelni a Mjölnirt.
Jamie Dornan meghallgatásra jelentkezett egy szerepre.
Ez Bo Welch produkciós tervező negyedik képregényfilmje a Batman visszatér (1992), a Men in Black (1997) és a Men in Black II (2002) után.
Sir Anthony Hopkins elárulta, hogy Sir Kenneth Branagh megakadályozta abban, hogy visszavonuljon a színészettől.
Thort Chris Hemsworth játssza, aki George Kirkként (James T. Kirk apja) szerepelt a Star Trekben (2009). Szerelmét, Dr. Jane Fostert Natalie Portman játssza, aki Luke Skywalker anyját alakította a Star Wars sagában.
Brian Blessed neve Odin szerepére is felmerült.
Steven Spielberget felkérték a film rendezésére, de elutasította, mert 2008-ban kivált a DreamWorks stúdióból a Paramount Pictures forgalmazótól, és helyette a Tintin kalandjait (2011) rendezte.
Natalie Portmant (Dr. Jane Foster) akarták Natasha Romanoff/Fekete Özvegy szerepében a Vasember 2-ben (2010), amely végül Scarlett Johanssoné lett.
Mel Gibson visszautasította Odin szerepét.
Amikor Thor visszakapja Mjölnirt, egy rövid másodpercre függőlegesen tartja és villám veszi körül. Ez egy tisztelgés a He-Man - A világ ura (1983) előtt, ahol Adam herceg He-Manné változásakor hasonló helyzetben, villámokkal körülvéve szerepelt.
Jessica Bielről híresztelték, hogy megkapta Sif szerepét, miközben Diora Baird is részt vett a meghallgatáson.
Brie Larson meghallgatásra jelentkezett egy szerepre, később Marvel kapitányt alakította.
2010-ben egy Thor rajzfilmet terveztek bemutatni ennek a filmnek az előfutáraként, de ez nem valósult meg.
Jim Carrey neve is felmerült Loki szerepére, akinek régóta kedvenc karaktere a csínytevés istene, főleg A maszk (1994) óta, amelyben közvetve Loki is szerepelt. Josh Hartnettről is pletykáltak a szerepre.