Z Loki (Tom Hiddleston) uwięzionym za przestępstwa popełnione w Midgardzie i przywróconym pokojem i porządkiem w Dziewięciu Królestwach, Thor (Chris Hemsworth) powraca na Asgardę zwycięski. Jego ojciec, Odin (Anthony Hopkins), dostrzega w synu godnego następcę; jego matka, Frigga (Rene Russo), chłopca, który w końcu stał się mężczyzną; a jego towarzysze — Lady Sif (Jamie Alexander), Volstagg (Ray Stevenson), Fandral (Zachary Levi) i Hogun (Tadanobu Asano) — szlachetnego wojownika, niezmordzonego przyjaciela i honorowego księcia. Lecz pokój po raz kolejny zostaje zagrożony, gdy Dr Jane Foster (Natalie Portman) zostaje opętana przez złowrogą energię zwaną Aether, mściwy Mroczny Elf imieniem Malekith (Christopher Eccleston) budzi się ze śpiączki w głębokiej przestrzeni, atakuje stolicę Asgardu i zostawia po sobie jedynie śmierć i cierpienie. Zdeterminowany, by ocalić Jane przed Aether i powstrzymać Malekitha za wszelką cenę, Thor prosi o pomoc Sif, The Warriors Three i strażnika Bifrówtu Heimdalla (Idris Elba), zwerbuje i uwolni swojego upokorzonego brata Lokiego i popędza w pościg. W innym miejscu, na Ziemi, Dr. Erik Selvig (Stellan Skarsgård) i żwawa stażystka Darcy (Kat Dennings) zaczynają dostrzegać alarmujący wzrost dziwnych zjawisk, gdy zbliżają się do zjawiska zwanego Konwergencją; raz na miliardy/albo raz w tysiącleciu zbieżność Dziewięciu Królestw, którą Malekith planuje wykorzystać, by unicestwić wszystko, co istnieje.