Désireuse de faire une fois pour toute la lumière sur ce qui est réellement arrivé à sa mère, Lara débute sa quête d'Avalon en pleine Méditerranée sur les conseils du professeur Eddington.
Les fresques qu'elle découvre au coeur de vestiges sous-marins lui révèlent qu'elle se trouve à Niflheim : « Pas Avalon à proprement parler, mais son équivalent nordique », murmure-t-elle. Au plus profond des ruines de Niflheim, Lara découvre une statue du dieu Thor, ainsi qu'un piédestal sur lequel repose un étrange artefact : il s'agit vraisemblablement d'un des deux gantelets qui permettaient à Thor de manier son fameux marteau : Mjolnir. Dès que Lara s'en empare, le gantelet se réduit en poussière : il ne lui reste entre les doigts qu'un petit appareil qui s'ajuste sur sa main et émet une lumière bleue. Lara n'a pas le temps de se réjouir de sa découverte qu'elle se fait surprendre par des mercenaires.

Après l'avoir dépossédée de l'artefact et lui avoir adressée « les compliments d'Amanda Evert », leur chef détruit la sortie de la salle avec un explosif. Après avoir réussit à s'extraire des ruines (à l'intérieur desquelles Amanda dans une forme de vengeance très personnelle comptait manifestement la piéger), Lara retourne à la surface et monte à bord du bateau de sa rivale. Elle se fraye un chemin au milieu de son équipage surarmé avant de se retrouver nez à nez avec le chef des mercenaires. Celui-ci provoque une explosion qui s'avérera vite fatal pour le navire. Peu après Lara surprend Amanda en pleine conversation avec une étrange femme enfermée dans une prison de verre : ce n'est autre que Jacqueline Natla, la reine de l'Atlantide que Lara affronta dans le premier Tomb Raider. Elle révèle que le gantelet découvert par Lara s'est définitivement « lié » à elle.
Réalisant que son bateau est en train de couler, Amanda part sans demander son reste, laissant ainsi Lara face avec Natla. L'arrivée surprise de Lara ne semble pas étonnée Natla. Confirmant que le portail qui a emporté Amélia Croft fait partie d'un vaste réseau de téléportation, elle révèle à Lara que son père avait trouvé le « mauvais au-delà nordique » : sa mère n'aurait ainsi pas atterri à Niflheim, mais dans un lieu appelé Helheim. Pour en ouvrir les portes, Lara doit, toujours selon Natla, se lancer à la recherche du mythique marteau de Thor – dont la piste commence en Thaïlande.
Une fois la cellule de Natla emportée dans les airs, Lara s'échappe à son tour du bateau en plein naufrage. Au moment où elle s'en extirpe, elle aperçoit accrochée à la corde d'un hélicoptère ; sans hésiter une seconde elle lui tire dessus. Sa rivale, qui s'en sort avec une simple coupure sur la joue, jette alors le gantelet dans l'eau pour faire diversion. Lara plonge aussitôt et parvient à s'en emparer.

En Thaïlande, Lara explore les ruines de la cité perdue de Bhogavati et finit par découvrir les vestiges souterrains dont l'architecture ressemble à celles de Niflheim. Elle tombe bientôt sur une immense porte qui émet une lueur bleuté au contact de son gantelet : Lara pose alors sa main sur la porte et la déplace avec une facilité déconcertante. « Je comprends mieux d'où venait la force légendaire de Thor »  souffle-t-elle. La pièce dans laquelle était censé reposer le deuxième gantelet n'abrite qu'une carte illisible, qui a apparemment été détruite récemment, ainsi qu'un piédestal sur lequel a été gravé le message suivant, écrit par le propre père de Lara : « Natla – Je vois clair dans ton jeu et je ne suis plus ta marionnette - RJC ». En remarquant la présence inhabituelle de l'initiale de son deuxième prénom dans la signature de son père, Lara comprend que le message lui était destinée : « C'est là que tu as caché la relique... espèce de vieux renard », s'exclama-t-elle.

De retour chez elle, Lara pénètre dans la crypte du manoir et examine le sarcophage de son grand-père, Reginald Joseph Croft. Elle y découvre un levier qui commande l'ouverture d'un passage secret. Ses fouilles la conduisent dans un bureau caché où l'attendent le second gantelet de Thor ainsi qu'un message audio. Dans celui-ci, son père lui apprend qu'Avalon cache une arme redoutable ; afin d'éviter qu'elle ne tombe entre les mains de Natla, il a détruit la carte révélant l'emplacement des autres reliques de Thor – sa ceinture, Megingjord, et son marteau Mjölnir – requises pour pénétrer dans Avalon. Au moment où Lara quitte le bureau, le manoir est secoué par une violente explosion.

Une fois parvenue dans le hall d'entrée en flammes, Lara retrouve Winston et Zip, qui ouvre aussitôt le feu sur elle. Zip semble convaincu que Lara a provoqué l'incendie avant de dérober la pierre spectrale qu'utilisait Amanda dans Tomb Raider : Legend. Tandis qu'elle se rend dans la salle de contrôle pour visionner les vidéos de sécurité, Lara se heurte à son sosie – dont la présence explique le quiproquo dont Zip a été victime. Son double imite d'abord le moindre des gestes de Lara avant de tirer subitement sur Alister. Le clone prend ensuite le dessus sur Lara puis quitte brusquement les lieux. Lara porte le corps inerte d'Alister devant le manoir, où l'attendent Zip et Winston.
Totalement obsédée par sa quête, elle décide de repartir aussitôt. « Il me faut la ceinture de Thor pour avoir son marteau ! Et il me faut ce marteau pour tuer un Dieu.»

Avant de détruire la carte en Thaïlande, le père de Lara avait pris soin de la prendre en photo ; sur la foi de ce cliché, Lara se rend au sud du Mexique. Après avoir exploré des ruines Mayas, elle s'introduit dans la cité de Xibalba. Elle y découvre au milieu de vestiges protonordiques, une fresque dépeignant une scène tirée de Ragnarök dans laquelle Thor livre bataille au serpent de Midgard. « Thor triomphe de Jörmungandr avec son marteau Mjölnir », lit Lara, « mais il ne peut faire que 9 pas avant de succomber au venin du serpent». Au terme d'une dernière épreuve elle s'empare de la ceinture de Thor, qui sert à alimenter ses gantelets en énergie. Le périple de Lara se poursuit sur l'île de Jan Mayen. Malgré la présence de Thralls, des morts-vivants qui défendent les ruines, elle réussit à ouvrir la porte des morts qui mènent à Valhalla et à s'emparer du précieux Mjölnir.

Lara repart aussitôt en Thaïlande retrouver ses deux ennemies sur un nouveau bateau. En balayant avec Mjölnir les infortunés mercenaires qui se dressent sur sa route, elle fonce jusqu'à Natla. « Avalon, Hellheim, peu importe le nom... où est-ce que c'est ? » lui demande-t-elle en la menaçant. Lara se résout à remettre à plus tard toute idée de vengeance, puisque seule Natla sait comment accéder à Helheim. Amanda pénètre alors dans la salle, bien décidée à en découdre, mais le combat tourne court : le double de Lara arrête Amanda, puis s'enfuit avant que Lara n'ait pu le toucher avec ses pistolets. Dans un accès de rage, Lara détruit la prison de Natla – à deux doigts de la frapper, elle retrouve pourtant son sang-froid. « Maintenant hors de ma vue ! », ordonne-t-elle.

Se fiant aux coordonnés fournies par Natla, Lara se rend dans le cercle arctique.
Fidèle à sa parole, l'atlante exécute le rituel qui ouvre partiellement la porte de Helheim, Lara terminant ensuite le travail avec Mjolnir.

Ce qu'elle découvre derrière cette porte la glace d'effroi : elle tombe sur une créature qu'elle prend d'abord pour sa mère mais dont le corps à moitié décharné ne laisse pas de doute quant à son identité – il s'agit d'un thrall. Bouleversée, Lara trouve la force de tirer sur la créature qui disparaît dans les profondeurs. Natla choisit ce moment pour intervenir et révéler toute la vérité. « J'ai vécu bien plus longtemps que votre petite civilisation et jamais je n'ai vu une telle ironie du sort », jubile-t-elle. « Quand j'ai appris ce qui était arrivé à l'épouse du célèbre Richard Croft, j'ai su que je pouvais l'envoyer à la recherche de ce que je désirais le plus au monde. Mais il m'a trahie en Thaïlande et pour cela, je l'ai tué de mes mains. Lorsque tu es apparue avec le gantelets de Thor, j'ai compris que je pouvais t'envoyer sur les traces de ton père, sachant qu'elles nous mèneraient à cet endroit précis.»
Alors même qu'elle était enfermée dans sa cage de verre, Natla a donc manipulé Amanda et Lara depuis le début. Lara s'apprête à la frapper avec le marteau quand son double surgit pour l'en empêcher. Natla part triomphante pour mener son plan à bien pendant que Lara se fait malmener par son clone. Alors qu'elle est à deux doigts de perdre le combat (et la vie), Amanda s'interpose et se sert de sa pierre spectrale pour jeter le sosie dans le vide. « Crois-moi, j'aurais adoré assister à ta mort tragique », reconnaît-elle volontiers, « mais le serpent de Migard va détruire le monde et seul le marteau de Thor peut l'arrêter ».

Pendant qu'Amanda repousse un flot ininterrompu de thralls, Lara entreprend de désactiver Jörmungandr qui, comme le révèle Natla, désigne en fait le réseau de failles tectoniques creusées dans l'écorce terrestre. « Lorsque cette relique libérera son énergie sous terre, la planète éclatera en morceau. Le serpent de Midgard se lèvera et crachera son poison dans l'air. Le monde entier sera consumé par les flammes et les cendres ! », exulte-t-elle. « Ragnarök ! Le septième âge est arrivé ! »
Alors que Lara s'est arrangée pour détruite les contreforts qui soutiennent le serpent Midgard, Natla se sert de ses pouvoirs pour le maintenir en place. Dans un dernier effort, Lara lance Mjölnir sur son ennemie, qui tombe alors dans les abîmes en même temps que le funeste mécanisme. Les eaux toxiques de la cavernes souterraines commencent aussitôt à monter.

« Après avoir tué le serpent de Midgard, Thor meurt empoisonné de toute façon », dit Amanda en se remémorant la légende. « La bonne nouvelle c'est qu'on a sauvé le monde. La mauvaise, c'est que maintenant on va mourir ici, tout comme ta mère. »
Sans prendre la peine de répondre à la provocation, Lara entraîne Amanda jusqu'au portail par lequel sa mère avait échouée à Helheim. Elle le réactive en maintenant en place une pierre qui était tombée par terre, mais réalise alors qu'elle ne peut plus atteindre l'épée qui permet de l'actionner. Amanda tergiverse quand Lara suggère qu'elles coopèrent pour s'échapper : un déferlement d'émotions contraires se lit sur son visage tandis qu'elle se saisit de l'épée. Au dernier moment, Amanda attrape la main de Lara.

Toutes deux sont aspirées dans le portail qui les recrache au Népal, à l'endroit même où Amélia Croft avait disparu des années plus tôt. Les jeunes femmes se relèvent et Amanda se raidit prête à frapper avec sa pierre spectrale. Lara lui répond en rangeant dans son dos l'épée qu'elle trouve au sol.
« Alors, rien n'a changé, c'est ça ? » demanda-t-elle.
« Quoi, tu crois qu'on est quittes ? » réplique Amanda d'un ton railleur.
« Et le fait de me tuer arrangerait tout ? » répond Lara tristement.
Amanda marque un court instant d'hésitation, puis abaisse sa pierre avant de quitter les lieux. Lara en fait bientôt autant mais par une autre sortie, après avoir dit adieu à sa mère.