在电影《雷神4：爱与雷霆》中，主要演员及其角色如下：
克里斯·海姆斯沃斯- 饰演雷神索尔，也被称为锤哥。
娜塔莉·波特曼- 饰演简·福斯特，在电影中成为女雷神，也称作神威雷神。
泰莎·汤普森- 饰演女武神瓦尔基里国王。
克里斯蒂安·贝尔- 饰演大反派屠神者格尔。
马特·达蒙- 饰演小剧场版洛基。
萨姆·尼尔- 饰演小剧场版奥丁。
罗素·克劳- 饰演宙斯。
杰米·亚历山大- 饰演希芙。
伊德里斯·艾尔巴- 可能会回归饰演海姆达尔。
克里斯·帕拉特- 客串出演洛基。
戴夫·巴蒂斯塔- 客串出演角色。
塔伊加·维迪提- 客串出演石头人科恩格，并通过动作捕捉技术再次饰演该角色。
朱迪·科默- 饰演安吉拉。
瑞恩·高斯林- 饰演马面雷神。
这些演员在电影中扮演的角色涵盖了主要的英雄、反派以及配角，构成了一个强大的演员阵容。