Chris Hemsworth incontra il successo mondiale nel 20092011, quando ottiene il ruolo dell'iconico eroe della [[Marvel Comics]] [[Thor (Marvel Comics)|Thor]] nell'adattamento cinematografico ''[[Thor (film)|Thor]]'' di [[Kenneth Branagh]].<ref>{{cita web|url=http://www.deadlinehollywooddaily.com/exclusive-chris-hemsworth-is-thor/|titolo=EXCLUSIVE: Chris Hemsworth Is 'Thor'|autore=Nikki Finke|sito=Deadline Hollywood Daily|data=16 maggio 2009|lingua=en|accesso=17 maggio 2009}}</ref><ref>{{cita web|url=http://newsinfilm.com/?p=14758|titolo=Chris Hemsworth Wins the Role of ‘Thor’|editore=newsinfilm.com|autore=|accesso=17 maggio 2009|lingua=en|urlmorto=sì|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20090522024610/http://newsinfilm.com/?p=14758|dataarchivio=22 maggio 2009}}</ref> Per ottenere la parte, l'attore ha dichiarato che ha dovuto sottoporsi a un allenamento di tre mesi e mettere su 20 chili di muscoli in più. Ha ripreso il ruolo del dio del tuono nei film ''[[The Avengers (film 2012)|The Avengers]]'' (2012)<ref>{{Cita news|autore=Emanuele Manco|url=http://www.fantasymagazine.it/13919/thor-e-pronto-per-i-vendicatori|titolo=Thor è pronto per i Vendicatori|pubblicazione=FantasyMagazine.it|data=31 gennaio 2011|accesso=3 marzo 2018}}</ref>, ''[[Thor: The Dark World]]'' (2013)<ref>{{Cita news|autore=|url=https://blog.screenweek.it/2012/09/thor-2-chris-hemsworth-arriva-sul-set-ecco-il-nuovo-costume-208390.php|titolo=Thor 2 - Chris Hemsworth arriva sul set, ecco il nuovo costume!|pubblicazione=ScreenWEEK.it Blog|data=11 settembre 2012|accesso=3 marzo 2018}}</ref>, ''[[Avengers: Age of Ultron]]'' (2015)<ref>{{Cita news|autore=Valentina Torlaschi|url=https://blog.screenweek.it/2014/06/chris-hemsworth-e-chris-evans-tra-i-boschi-del-set-di-avengers-age-of-ultron-362774.php|titolo=Chris Hemsworth e Chris Evans tra i boschi del set di Avengers: Age of Ultron!|pubblicazione=ScreenWEEK.it Blog|data=30 giugno 2014|accesso=3 marzo 2018}}</ref>, ''[[Thor: Ragnarok]]'' (2017)<ref>{{Cita news|autore=Adriano Ercolani|url=https://www.comingsoon.it/cinema/news/finite-le-riprese-di-thor-ragnarok-con-chris-hemsworth-e-tom-hiddleston/n60910/|titolo=Finite le riprese di Thor: Ragnarok con Chris Hemsworth e Tom Hiddleston|pubblicazione=ComingSoon.it|data=28 ottobre 2016|accesso=3 marzo 2018}}</ref> e ''[[Avengers: Infinity War]]'' (2018)<ref>{{Cita news|autore=Roberto Carrubba|url=https://www.mondofox.it/2017/12/31/avengers-infinity-war-thor-cambiera-radicalmente-nel-nuovo-film-del-mcu/|titolo=Avengers: Infinity War, Thor cambierà radicalmente nel nuovo film del MCU|pubblicazione=MondoFox|data=31 dicembre 2017|accesso=3 marzo 2018}}</ref>. Riprenderà il ruolo in ''[[Avengers: Endgame]]'' nel 2019.
Ha inoltre recitato in ''[[Biancaneve e il cacciatore]]'' per la regia di [[Rupert Sanders]], uscito nelle sale nel 2012, vestendo i panni del [[Cacciatore (Biancaneve)|Cacciatore]], inviato dalla regina per uccidere [[Biancaneve]].<ref>{{Cita news|autore=Eva Brugnettini|url=http://www.diredonna.it/biancaneve-e-il-cacciatore-i-protagonisti-44196.html|titolo=Biancaneve e il cacciatore: i protagonisti|pubblicazione=DireDonna|data=21 giugno 2011|accesso=3 marzo 2018}}</ref> Nel 2016 ha interpretato lo stesso ruolo nel prequel/spin-off che lo vede protagonista, ''[[Il cacciatore e la regina di ghiaccio]]'', accanto a [[Jessica Chastain]], [[Charlize Theron]] e [[Emily Blunt]].<ref>{{Cita news|autore=Filippo Magnifico|url=https://blog.screenweek.it/2015/11/il-cacciatore-e-la-regina-di-ghiaccio-il-trailer-dello-spin-off-di-biancaneve-e-il-cacciatore-484813.php|titolo=Il Cacciatore e la Regina di Ghiaccio - Il trailer dello spin-off di Biancaneve e il Cacciatore|pubblicazione=ScreenWEEK.it Blog|data=18 novembre 2015|accesso=3 marzo 2018}}</ref>
