《雷神3》的剧情承接《美国队长3》和《奇异博士》，还融入了一部分《浩克星球》的故事情节。
故事线处理的不是很连贯，而且还跟《复仇者联盟2》有关联，绿巨人控制不住自己的能力，只能让黑寡妇放逐自己，然后误打误撞就来到了高天尊的星球。
漫威电影整体顺序表如下：《美国队长》、《钢铁侠》、《无敌浩克》、《钢铁侠2》、《雷神》、《复仇者联盟》、《钢铁侠3》、《雷神2黑暗世界》、《美国队长2》、《银河护卫队》、《复仇者联盟2》、《蚁人》、《美国队长3》、《奇异博士》、《银河护卫队2》、《蜘蛛侠：英雄归来》、《雷神3》、《复仇者联盟3》。
