Alors que dans l'espace se prépare une alignement sans précédent des Neuf Royaumes, le terrible meneur des Elfes Noirs, Malekith, tente de mettre la main sur une force puissante appelée Ether, cachée de la vue de tous depuis que Bor, le père d'Odin, l'a vaincu. À Londres, une irrégularité spatio-temporelle entraîne l'astrophysicienne Jane Foster jusqu'à l'Ether, qui l'infecte aussitôt. Alerté, Thor l'invite à Asgard afin de la soigner, mais la ville tombe suite à une attaque perpétrée par les combattants de Malekith. Désobéissant à son père qui souhaite réunir les forces pour se défendre contre une nouvelle agression, Thor décide d'évacuer sa bien-aimée. Mais pour mener à bien son projet, il doit demander à son frère Loki, emprisonné depuis sa trahison, de l'aider dans cette lutte qui se transportera bientôt sur Terre...