索尔感应到以太粒子，突然来到了黑暗世界，于是带着手下前去查看一番。就在双方快要碰头的时候，索尔刚给洛基把手铐打开，洛基就立刻反水狠狠给了他一刀。索尔正准备召唤雷神之锤反击，结果却被洛基一刀砍断了手臂。随后洛基随手就将简推给了马勒基斯，并说他要的回报很简单，就是要看到阿斯加德化为灰烬。
这时诅咒战士也说，在地牢的时候他看到过洛基，敌人的敌人就是朋友，眼看送上门的大礼，马勒基斯也就信了。接着他就开始抽取简体内的以太粒子。当以太粒子完全脱离简的身体后，索尔突然呼喊洛基，洛基立刻出手恢复了索尔的手臂。
原来这一切都是他们设计好的苦肉计。索尔召唤来雷神之锤，立即对以太粒子释放出强大的雷霆之力，炸毁了以太粒子。但是他们显然低估了以太粒子的力量，粉碎的以太粒子碎片悬浮在空中，再度聚合在一起，马勒基斯趁机将以太粒子全部吸收。随后转身离开，留下黑暗士兵对付索尔，索尔两三下便轻松解决。
眼看马勒基斯就要乘上飞船了，索尔快速甩动锤子追了上去，结果却被诅咒战士一掌拍飞。几番交手下来，索尔被打得毫无还手之力，就连雷神之锤都奈何不了他，只能躺在地上任由对方爆锤。关键时刻，洛基从身后一剑将其刺穿。
可这诅咒战士实在太厉害了，只见他缓缓转过身，抓起洛基也还给他一剑。而洛基趁对方不注意，拉开了他身上的黑洞手雷，利用黑洞手雷干掉了诅咒战士。但是洛基也因伤势过重领了盒饭。
不久之后，索尔带着简来到了一处山洞，突然简的手机响了，而且还发现了之前他们扔下的可乐罐子和汽车钥匙，这意味着地球和黑暗世界是相连接的，于是他们穿过空间节点回到了地球。回到地球后他们立刻去找艾瑞克博士。
与此同时，一个士兵突然出现在黑暗世界，并回到阿斯加德，告诉奥丁，索尔消失了，还说发现了洛基的尸体。这边索尔和简到了博士的住处，众人汇合后开始商量对策。
此时的马勒基斯已经得到了以太粒子，它只要等待九大国度相连时在汇聚点释放以太粒子，那么整个宇宙将重归黑暗。通过艾瑞克博士的研究，根据古人的书籍记载，并在地图上推算出汇聚点的位置，正是格林威治。他们提前去那里布置设备，与此同时，海面上突然掀起巨大波浪，逐渐浮现出来的正是马勒基斯的飞船。
随后，马勒基斯带着黑暗大军走了出来。就在他准备实施计划的时候，索尔及时从天而降，马勒基斯二话不说，操纵着以太粒子冲向索尔。而索尔施展出雷霆之力。另一方面，简利用提前布置好的空间转移装置，将部分敌人转移到了其他空间。
索尔正和马勒基斯打得难解难分，突然，空间壁垒消失了。二人被传送到了黑暗世界，然而还未等他们交手，又被送回了地球。就这样，他们在不同的时空来回穿梭，这让锤子和约顿海姆的冰霜巨兽都感到困惑。失去了雷神之锤的索尔只能老老实实地坐着地铁回到战场。
而此时，天体已经完成了合作，马勒基斯立刻朝天空释放以太粒子，以太粒子形成粒子风暴，飘向天空的时空汇聚点，通过汇聚点向九大国度释放。眼看全宇宙即将陷入黑暗。
为了阻止马勒基斯，索尔带着茧的空间转换器闯进了粒子风暴中。随后将转换器扔向马勒基斯茧配合的转动开关，马勒基斯的右臂瞬间消失不见，然后再次转动，左臂也跟着消失。见这招有效果。索尔利用雷神之锤，将转换器插在马勒基斯身上。在简的配合下，马勒基斯被传回了黑暗世界。可还没等他起身，就被自己的飞船砸没了。一代黑暗之主就这样戏剧性地结束了自己的生命。
危机结束后，索尔回到阿斯加德向奥丁请罪，并明确表示他不想做阿斯加德的国王，只想和简在一起。然而，令人意外的是，奥丁居然一口答应了索尔的请求，甚至还送上了祝福。当索尔走远后，王座上的奥丁竟然变成了洛基。影片最后，奥丁派女武神将以太粒子交给了收集者蒂万保管。这一情节为后续的故事埋下了伏笔。
最后，随着一阵彩虹，索尔回到地球开始了和碱的甜蜜生活，同时，他们还有一只来自约顿海姆的冰霜巨兽为伴。
