Wie bei bevorstehenden Projekten üblich, hüllt sich Marvel bezüglich der Handlung in einen Mantel des Schweigens. Eines ist jedoch sicher: Es wird eine Herausforderung sein, den Film in die zunehmend verworrenere Timeline des Marvel-Universums zu integrieren. Wir gehen davon aus, dass „Thor: Love and Thunder“ irgendwann nach den Ereignissen von „Avengers: Endgame“ spielt. Hier war Thor noch ziemlich übergewichtig und schloss sich nach dem Sieg gegen Thanos den Guardians of the Galaxy an. Basierend auf den Fotos und diversen Videos, die Thor-Darsteller Chris Hemsworth beim Training zeigen jedoch, dass er die überflüssigen Pfunde inzwischen losgeworden ist und durch Muskelberge ersetzt hat.
Wer in den Comicvorlagen recherchiert, um mehr über die Story des Films herauszufinden, muss einen genaueren Blick auf die Geschichte „The Mighty Thor“ von Autor Jason Aaron werfen, von der sich Taika Waititi hat inspirieren lassen. Laut dem Regisseur steckt diese Geschichte voller Liebe, Emotionen und zum ersten Mal auch einem weiblichen Thor. Hierbei wird es sich aber wahrscheinlich nicht um eine wortwörtliche Adaption handeln, schließlich haben sich schon vorangegangene Marvel-Filme nur oberflächlich an den Comics orientiert
Natalie Portman bestätigte jedoch bereits 2020 in einem Interview mit Yahoo, dass die von ihr dargestellte Wissenschaftlerin eine Krebsbehandlung durchläuft und nebenbei als Superheldin agiert. Das deutet darauf hin, dass der Film auf jeden Fall Handlungspunkte aus der Comicvorlage aufgreifen wird. Waititi bestätigte dagegen in mehreren Interviews, dass der Film sogar wesentlich exzentrischer sein soll als sein Vorgänger. Die Liebesgeschichte zwischen Foster und Thor, ihre gemeinsame Vergangenheit und Trennung voneinander werden aber wohl eine zentrale Rolle in der Erzählung spielen. Spekulationen zufolge könnte der von Christian Bale dargestellte Gorr die Siedlung Neu-Asgard auf der Erde angreifen – ein Dorf, das nach der Zerstörung des alten Asgards auf der Erde entstanden ist und nun von der von Tessa Thompson dargestellten Valkyrie angeführt wird.