Film realizowany jest na podstawie kultowego komiksu o Thorze. Thor za swoje nieposłuszeństwo i złamanie zakazu Odyna zostaje wygnany z Asgardu, trafia na Ziemię. Zostaje pozbawiony swoich wszystkich atrybutów, w tym także Mjollniru. Jego brat - Loki - który podstępem zdobył tron za wszelką cenę chce na nim pozostać. Próbuje zabić brata i jego przyjaciół, a także swojego przybranego ojca - Odyna. Thor jednak za poświęcenie się znów zdobywa swoją siłę, ratuje ojca i pokonuje swojego brata.

Kontynuacja przygód Thora, który nie ustaje w walce o ocalenie Ziemi i pozostałych Ośmiu Królestw przed tajemniczym, starszym niż wszechświat wrogiem. Po wydarzeniach z filmów "Thor" i "Avengers", Thor próbuje zaprowadzić porządek w kosmosie, ale starożytna rasa, dowodzona przez mściwego Malekitha powraca, by zepchnąć wszechświat w ciemność. Stając do walki z wrogiem, którego nie może pokonać nawet Asgard pod wodzą Odyna, superbohater musi udać się na niebezpieczną wyprawę, podczas której ponownie zjednoczy siły z Jane Foster oraz Loki'm, który jako jedyny zna przejścia, jakich nawet sam Heimdall nie jest w stanie ujrzeć. Szykuje się spisek.