<어벤져스>의 뉴욕 사건 후, 다시 신들의 고향인 아스가르드 왕국으로 돌아간 토르(크리스 헴스워스)와 로키(톰 히들스턴). 지구를 위협한 로키는 지하 감옥에 갇히고, 토르는 아버지 오딘(안소니 홉킨스)과 함께 우주의 질서를 재정립하기 위해 나선다. 1년 후, 지구에 혼자 남은 제인(나탈리 포트만)은 우연히 태초부터 존재해왔던 어둠의 종족 ‘다크 엘프’의 무기 ‘에테르’를 얻게 된다. 이 사실을 안 ‘다크 엘프’의 리더 ‘말레키스’는 ‘에테르’를 되찾기 위해 제인과 아스가르드를 공격하고, 토르는 사랑하는 여인 제인과 아스가르드 왕국을 지키기 위해 로키에게 위험한 동맹을 제안하게 된다.