Tom Hiddleston
2009年2月、ソー役の俳優を探すオーディションが行われた。25歳前後の俳優を探し、2009年5月にクリス・ヘムズワースと交渉した。後日、マーベルは以前にブラナーと働き、当初主演に考えられていたトム・ヒドルストンをロキ役にキャスティングしたと発表した。マーベル・スタジオのケビン・ファイギはヘムズワースとヒドルストンの両者との契約成立を6月に明かした。フィージはまた、映画では現代の地球とアスガルドの両方が舞台だが、ソーの人間体であるドナルド・ブレイク医師の設定は無いと述べた。