Mjolnir es el nombre que recibe el martillo de Thor, creado con metal Uru por los enanos por orden de Odín, y que había sido reforzado místicamente por el propio Odín, que además le había otorgado seis encantamientos. Mjolnir mide aproximadamente unos 60 cm de largo, formado por un amplio mango, y al finalizar el mango, en el extremo, Mjolnir lleva una tira de cuero en forma de lazo. Cuando Thor tenía ocho años de edad, Odín le envió a Nidarvellir, el País de los Enanos, ya que dos de ellos, Eitri y Brokk habían creado tres regalos para el Señor de Asgard, uno de ellos era el Mjolnir. Odín le explicó a Thor que el Mjolnir estaba reservado para él, y que se lo daría cuando demostrase su valor y que era digno de merecerlo. Durante años Thor luchó por ser lo suficientemente fuerte y digno para poseer el martillo, y fue responsable de muchas gestas herócias, hasta que finalmente, cuando contaba con 16 años, llego la hora en que Odín le otorgó a su hijo el Mjolnir, al considerar finalmente que ya merecía ser portador de un arma tan increíble.

El recubrimiento de Uru que tiene el martillo solo hace referencia al mazo, los encantamientos de Odín hacen que tanto el mazo como el mango y el lazo de Mjolnir tengan una resistencia más allá de toda medida, y propulsado por los músculos sobrehumanos de Thor, se convierte en un arma prácticamente imparable. Las principales características del Uru, son su increíble resistencia y durabilidad, además de la capacidad para mantener intactos los encantamientos creados por Odín.

El primer encantamiento hacía referencia a que nadie podría alzar a Mjolnir a menos que sea merecedor de ellos. Así, seres de increíble poder y fuerza, caso de Hulk, Ulik o el Hombre Absorbente han sido incapaces de levantarlo por la fuerza. Solo unos pocos han sido considerados dignos de merecer a Mjolnir, solamente el propio Thor, Odín, Bill Rayos Beta, Dargo (un joven del futuro), y el Capitán América han sido capaces de levantarlo.

El segundo encantamiento se refiere a que una vez lanzado el Mjolnir, este volverá a la mano del lanzador.

El tercer encantamiento permite al poseedor del martillo convocar cualquier elemento de la tormenta, como el trueno, el rayo, el viento o la lluvia.

El cuarto encantamiento permite al portador de Mjolnir crear portales dimensionales si gira el martillo a suficiente velocidad. Este encantamiento permitía a Thor, por ejemplo, viajar entre la Tierra y Asgard, aunque se ignora como podía Thor localizar a donde iba a transportarse.

El quinto encantamiento creado por Odín permite al dueño de Mjolnir cambiar de identidad si choca el martillo con el suelo, en el caso de Thor, en un principio le permitía transformarse en Don Blake, pero la mayor parte de este encantamiento fue transferido al martillo de Bill Rayos Beta, sin embargo después al golpear el martillo, Thor recuperaba las ropas que vestía como Sigurd Jarlson, y después el hechizo fue modificado para que Thor se transformase en Eric Masterson. En un principio el martillo se transformaba en un bastón corriente, excepto en el intervarlo en que Thor tenía la identidad de Sigurd, que continuaba siendo un martillo. En la actualidad, Thor tiene la identidad mortal de Jake Olson, y cuando Thor es Jake, no existe ningún bastón, y Jake puede provocar el cambio entrechocando su puño con fuerza contra el suelo.

El sexto encantamiento en un moviento similar al lanzamiento del martillo, pero sugetando fuertemente la empuñadura, Mjolnir puede elevar a su dueño por los aires.

Sin embargo, el inmenso potencial místico encerrado en Mjolnir incluía dos propiedades no descritas en los encantamientos de Odín, en primer lugar, el portador del martillo podía enfocar la energía mística de Mjolnir a voluntad en un potente rayo que sale despedido del martillo, este rayo es tan poderoso, que bastó para revivir a un agonizante Galactus, por lo que podría decirse que la energía surgida de Mjolnir era superior a la que podría haberle otorgado al Devorador de Mundos la destrucción de un planeta.

La segunda propiedad permitía al portador de Mjolnir viajar en el tiempo, aunque esta propiedad fue anulada por Inmortus, que engañó al Dios del Trueno con la ayuda del Fantasma del Espacio, para que agotara toda la energía cronal contenida en el martillo, para supuestamente salvar el planeta del Fantasma del Espacio.

Además el martillo tenía otras habilidades, como la de crear un vórtice, en el interior del cual se anulaba cualquier tipo de magia, o la capacidad de crear un vórtice producido por el giro del martillo a gran velocidad, que consiguiera aislar el vórtice del mundo exterior y viceversa, usando esta habilidad, Thor ha logrado aislar al Universo de la explosión de una bomba capaz de destruirlo, aunque fue a costa de su vida.

El Mjolnir es un arma virtualmente indestructible, según el propio Thor, su destrucción acarrearía graves transtornos de nivel cósmico, a pesar de ello, alguien que fuera más poderoso que los hechizos de Odín, podría vencer los encantamientos de Odín, e incluso destruir el martillo.

A pesar de ser prácticamente indestructible, el Mjolnir ha sido destruido en varias ocasiones, una de ellas fue en la lucha contra los Celestiales, en la que el martillo explotó después de almacenar en su interior energía suficiente para matar a un Celestial, aunque finalmente los Celestiales, conocedores del vínculo existente entre martillo y el Dios, lo recrearon. También fue destruido por el Doctor Muerte, durante las Guerras Secretas, cuando Muerte había absorbido los poderes del Todopoderoso, y lanzó un rayo que además de acabar con los héroes, también partió el martillo, aunque el propio Todopoderoso lo rehizo. Otros casos merecen un análisis más definido, el Hombre Molécula logró dispersar, gracias a su control sobre las moléculas, las moléculas del martillo, aunque después solo hubo de unirlas para rehacer el martillo, por lo que no fue realmente destruido. Recientemente, el martillo de Thor fue partido por la mitad en un combate contra uno de los Dioses Oscuros, Perrikus, pero a de tenerse en cuenta que en ese momento el martillo estaba poseído por uno de los poderosos magos conocidos como los Encantadores, que mediante hechizos había logrado introducir su esencia en Mjolnir, para desde el interior ir tomando poco a poco el control del martillo, lo que le permitió vencer los hechizos de Odín, y poder empuñar el martillo.

El Mjolnir ha sido capaz de revivir al moribundo Galactus, ha sido capaz de herir a un Celestial, ha sido capaz de devolver la energía a estrellas y soles, etc. En manos de Thor, es quizás una de las armas más poderosas del Universo.