1、黑暗之神首领马勒基斯向神族发起进攻，在久攻不下时，用上了以太粒子武器，却仍旧被神族打败，以太粒子武器也被神族夺走，因这武器无法被毁灭，神族首领只好将武器深埋地底。神族的首领奥丁(安东尼·霍普金斯 饰)的养子洛基(汤姆·希德勒斯顿 饰)被锁着带到奥丁面前，与奥丁谈话，实则是吵架。

2、神族首领奥丁对洛基表示，他的另外一个儿子雷神托尔将继承他的王位。而养子洛基将一直被困在地牢里。另一边，雷神托尔来到人界的瓦纳海姆，平息了九国的战乱。回到神族宫殿，受到了奥丁的夸赞。

3、奥丁提醒托尔应该处理好自己的复杂问题，托尔表示这和自己在凡间的女友简没有关系。在神族的庆祝会上，托尔婉拒了仙宫女战士希芙(杰米·亚历山大 饰)共饮的要求。同时，在凡间，简正与理查德(克里斯·奥多德 饰)相亲，却显得很心不在焉。随后简的朋友黛西出现，告诉简，她做的高科技出了问题，随后离开。

4、心不在焉的简走出饭店，来到好友黛西的车上。车开动后，简才发现车上多了一个男生——黛西的实习生伊安(乔纳森·霍华德 饰)。作为科学家的简给物理学博士艾瑞克打电话，另一边，记者报道艾瑞克在公共场合裸奔被警方逮捕。简、黛西和伊安来到一栋荒废的楼里，几个小孩子给这三个人演示了汽车可以轻易反转，以及物品向下扔下，却会从头顶掉下的神奇现象。简拿着自己的仪器，开始寻找仪器上神奇读数的所在地。

5、简根据仪器指引，来到了一处信号强烈的地方，却被吸入了一个潮湿阴暗的空间，实际上这是以太粒子武器的埋藏地点。简被以太粒子武器袭击后昏迷，也唤醒了以太粒子武器和黑暗精灵首领马勒基斯。在神族，托尔一直派彩虹桥的守护者海姆达尔(伊德瑞斯·艾尔巴 饰)观察着自己人界的女友简，而此时，海姆达尔突然发现他找不到简的位置。简醒来时，已经重新回到了大楼里，简从大楼中走出，发现黛西已经报警，简和黛西争执时，看到了来到凡间看自己的托尔。

6、简打了托尔耳光，责问托尔又去了哪里，托尔表示是在平息叛乱，并且时刻关注着简。在警察将要拉扯简时，突然被简身体里放射出的莫名物质攻击。警察刚刚想要逮捕简，托尔就带着简来到了神域，并且在神域中做了身体检查。检查显示简的身体里有种地球外的莫名物质，足矣使简致命。

7、托尔的父王奥丁在赶走简的时候，发现了简体内的物质不同一般，从而确定了简体内的物质为以太粒子武器。而于此同时，黑暗精灵的阿尔戈里姆(阿德沃尔·阿吉纽依-艾格拜吉 饰)也成为了黑暗精灵最后一个被诅咒的最强大的战士，被投到了神域地牢。此时，奥丁的养子洛基正在牢中与自己的养母弗丽嘉(蕾妮·罗素 饰)抱怨奥丁的不公。

8、托尔向简解释了为何简会暂时消失，并且表示会想办法把以太粒子武器从简的身体清除，正说着，托尔的母亲弗丽嘉也出现了。而此时，被投到神域地牢的阿尔戈里姆也在监狱里发起暴动，并且释放了除去洛基的所有犯人，洛基则友善地告诉了阿尔戈里姆逃跑路线。托尔闻讯赶到监狱，给了正打算逃跑的犯人一个下马威。

9、国王奥丁与弗丽嘉道别，投入战斗。守护彩虹桥的海姆达尔在成功阻止一个隐形的来犯飞船后，大批的黑暗精灵的飞船来犯，而他开启的防护罩也被阿尔戈里姆击破，黑暗精灵首领马勒基斯的飞船成功降落在神域。

10、马勒基斯与黑暗精灵士兵们走下飞船，黑暗精灵士兵们与神域士兵展开激战，而马勒基斯则去寻找简身体中的以太。此时，只有弗丽嘉与以太两个人对决马勒基斯与稍后赶来的阿尔戈里姆。为了保护简，也避免马勒基斯夺走以太，弗丽嘉被马勒基斯杀死了。就在这时，解决了所有黑暗精灵士兵的国王奥丁赶到，看到了马勒基斯杀害弗丽嘉的一幕，而奥丁和托尔在攻击马勒基斯的时候，让马勒基斯与阿尔戈里姆逃脱了。而后，神域的所有人为弗丽嘉举行了葬礼。

11、此时，天文学博士艾瑞克在监狱里向狱友讲述着自己研究出来的应付九大国度天体浩劫的发明，却没有任何一个人听。简一个人在神域的宫殿里，却被奥丁带走了。此时奥丁也听手下报告，神域的防御系统完全失灵。托尔去找奥丁，奥丁表示要把简送去给黑暗精灵，并且说会与黑暗精灵战斗在最后一刻。

12、黛西和伊安抱怨四处找不到简，也联系不到艾瑞克。这时，在新闻中，他们看到了艾瑞克被捕的消息。在神域，海姆达尔告诉托尔说彩虹桥已经封闭，任何人都无法再离开神域，并且向托尔抱怨说自己已经没有存在的价值。托尔找到神域的几个亲近的战士，一起策划背叛奥丁，转而自己对付黑暗精灵。为了离开神域，托尔找到洛基，与洛基结盟，并且将其释放。

13、仙宫女战士希芙救出了被奥丁派人控制的简，把简带到了托尔面前。随后，海姆达尔向奥丁表示了他要叛变奥丁，正在士兵们准备攻击海姆达尔时，一位士兵向奥丁报告简被救走的事实，奥丁于是发动士兵阻止托尔。而此时，托尔在一位仙宫勇士的帮助下登上了飞船，并且成功开动，但是在飞船开动后，简忽然倒地，仙宫士兵们也开始驾驶飞船追击托尔。好在简表示自己无碍。

14、托尔驾驶的飞船行驶到桥边，因不满于洛基的唠叨，托尔把洛基推下了飞船，随后自己也抱着简跳下飞船，而不知情的士兵继续驾驶飞船追击托尔驾驶的飞船。原来在桥下，仙宫勇士范达尔(扎克瑞·莱维 饰)已经开着一艘水上飞船等待着托尔了。在洛基驾驶飞船前往秘密通道时，又有一架水上飞船发现了托尔一行人的踪迹，于是范达尔跳到追击的飞船上，打晕了飞船上的士兵。托尔和洛基终于带着简来到了人界，但是两个人因为简和母后弗丽嘉的生死发生了争吵。与此同时，黑暗精灵首领马勒基斯也察觉出简带着体内的以太粒子武器回到了人界。

15、黛西和伊安救出了警察局中的艾瑞克，正往警察局外走时，艾瑞克的仪器感受到了灾难的到来，于是一行人往简的实验室走去。而此时，飞船上的简突然感受到了黑暗精灵首领马勒基斯的到来。为了方便战斗，托尔解开了洛基的手铐，洛基却用匕首砍断了托尔的手，并且把简交给了马勒基斯，并且提出要马勒基斯摧毁神域。

16、马勒基斯从简体内吸出了以太粒子武器，这时，托尔和洛基突然同时发难，向以太粒子武器发起进攻，却仍旧没能摧毁以太粒子武器，最终以太粒子武器落到了马勒基斯手中。马勒基斯乘坐飞船离开，而托尔和洛基被黑暗精灵士兵各自围住。洛基在解决了自己身边的士兵后，前去帮助处于下风的托尔，虽然成功帮助托尔解围，但是洛基也受了重伤。 

17、洛基去世了，托尔带着简走到了一个山洞里，简却意外地接到了相亲对象理查德的电话，并且发现了地上黛西和伊安丢的车钥匙和伊安的鞋，于是两个人又回到了曾让简一度失踪的大楼，并且开车回到了简的住处，和艾瑞克一道开始研究起九大国度的天体汇聚的宇宙浩劫。与此同时，神域的奥丁也收到了士兵从人界带回的消息，知道了洛基已经去世。

18、艾瑞克通过画图，找到了天体汇聚的中心点格林威治，马勒基斯会在天体汇聚的时刻在格林威治释放以太粒子，给宇宙带来浩劫。艾瑞克一行人来到格林威治，开始布置艾瑞克阻止浩劫的发明，而此时马勒基斯也来到了格林威治，引起了人群骚乱。托尔开始与马勒基斯搏斗，以拖延时间，简和艾瑞克则用仪器布防，却并不顺利。

19、艾瑞克和简、黛西和伊安都受到了黑暗精灵士兵的追击，在黛西即将遇袭的时候，伊安替黛西解围，从而两个人确立了情侣身份。托尔在与马勒基斯打斗的时候，因重力的不稳定，使托尔暂时失去了武器，也离开了格林威治，而马勒基斯却刚好在格林威治，且九大星体即将汇聚。托尔赶到格林威治时，星体汇聚达到顶峰，马勒基斯开始释放以太粒子武器。托尔带着艾瑞克的发明，赶往汇聚中心。

20、托尔终于赶到天体汇聚中心，找到了马勒基斯，阻止了以太粒子的释放，并把马勒基斯转移到了另外的一个空间。而此时，马勒基斯的飞船正要砸向躺在地上昏迷不醒的托尔。艾瑞克拿出仪器，把飞船转移到了另外的一个空间，砸在了马勒基斯的身上。托尔回到神域，得到了奥丁的原谅，并向奥丁表明自己不想当国王，也征得了奥丁的同意。托尔走后，奥丁的形象发生了变化，却原来是洛基变作了奥丁的模样。