Hemsworth har også roller i actionfilmen (en nyinnspilling av filmen fra 1984) og skrekkfilmen , som begge ble utgitt i 2012. Han spilte også en av hovedrollene i , der han gjentok rollen som Thor. Han rotter seg i den filmen sammen med andre superhelter som Iron Man (Robert Downey jr.), Captain America (Chris Evans) og Hulken (Mark Ruffalo) for å stoppe superskurken Loki (Tom Hiddleston).