Mit Loki (Tom Hiddleston) im Gefängnis wegen Verbrechen in Midgard und Ruhe und Ordnung wiederhergestellt in den Neun Reichen kehrt Thor (Chris Hemsworth) triumphierend nach Asgard zurück. Sein Vater, Odin (Anthony Hopkins), sieht in seinem Sohn einen würdigen Nachfolger; seine Mutter, Frigga (Rene Russo), einen Jungen, der endlich ein Mann geworden ist; und seine Begleiter – Lady Sif (Jamie Alexander), Volstagg (Ray Stevenson), Fandral (Zachary Levi) und Hogun (Tadanobu Asano) – einen edlen Krieger, unermüdlichen Freund und ehrenvollen Prinzen. Doch der Frieden ist wieder bedroht, als Dr. Jane Foster (Natalie Portman) von einer finsteren Energiewaffe namens Aether besessen wird, ein rächerischer Dunkelelfen namens Malekith (Christopher Eccleston) aus dem Tiefraum aus dem Winterquartier aufgeweckt wird, den asgardischen Hauptstadt anzugreifen und hinterlässt nur Tod und Herzschmerz in seinem Gefolge. Entschlossen, Jane vor dem Aether zu retten und Malekith um jeden Preis zu stoppen, beschafft Thor die Hilfe von Sif, den Warriors Three und dem Bifrost-Wächter Heimdall (Idris Elba), rekrutiert und befreit seinen in Ungnade gefallenen Bruder Loki und nimmt die Verfolgung auf. Unterdessen auf der Erde beginnen Dr. Erik Selvig (Stellan Skarsgård) und die feurige Praktikantin Darcy (Kat Dennings) eine alarmierende Zunahme seltsamer Phänomene zu bemerken, während sie sich einer als Convergence bezeichneten Ereignis nähern; eine einmal in Jahrtausenden stattfindende Ausrichtung der Neun Reiche, die Malekith ausnutzen will, um alles Existierende zu vernichten.