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故事背景：1000年前，黑暗精灵马勒凯斯用黑暗创造了以太粒子（小编这里没看懂，以太粒子就是六大原石之一的现实原石，复联里面说的是宇宙缔造出来的，知道的麻烦告诉下小编，这里我就按着影片里的剧情讲解）。以太粒子有着强大的力量，可以摧毁一切，马勒凯斯计划用以太粒子让宇宙重归黑暗。计划被神域国王众神之父的父亲博尔知道，联合九大国度并与其展开了大战，结果马勒凯斯失败，不仅被夺走了以太力石，族民也被博尔屠杀殆尽，自己则驾驶飞船逃走。夺取了以太粒子的博尔想摧毁这个会给九大国度带来灾难的不祥之物，却因为以太粒子拥有的力量太强大，无法摧毁，只能深埋在了阿萨神域地下。
故事开始，洛基因为发动战争想要统治人类被奥丁抓获并关入了神域地牢。画面一转，与雷神分离了2年的简在地球上每日每夜都在想念着索尔，却索尔因九大国度的战争一直在各处征战，维护宇宙的和平。简只能通过相亲来冷却对索尔的思念（然并卵）。相亲的途中，简的同事拿着疑似故障科研仪器到来，简和同事根据提示来到了一栋废弃大楼，发现了时空扭曲，简在现场探查的时候无意闯入了另一个时空——埋藏以太粒子的时空，以太粒子以强大的力量附身于简的身上。却说雷神索尔，虽然一直没有实现诺言前往地球去见简，但是每天都会再守护神这里了解简的一点一滴生活。这天，索尔在平定九大国度的战乱后，被奥丁加冕为神域的王，如同往常一样，前往守护神处去看简，却被告知简消失了一段时间，担心简出事的索尔通过彩虹桥来到了地球，并把简带回了神域。
却说简被以太粒子附身后，同样拥有了强大的力量，虽然不能主动使用，但是却能够自我保护，这是以太粒子对自身的保护。奥丁探查了简的身体状况，发现了以太粒子，但是却没有驱逐以太粒子离开简身体的方法。在以太粒子附身在简身上的同时，马勒凯斯感应到了它的出现，便决定前往寻找仇以太粒子，重新控制宇宙。他用诅咒之石让其部下变成了诅咒战士，化身前俘虏前往了神域，在神域地牢中大肆破坏，救出被关押的手下。自己则出动飞船对神域发起了进攻，在他和毁灭者里应外合下，攻破了神域防护罩，进入了神域。结果并没有找到以太粒子，顺势杀死了雷神之母后逃走。
奥丁妻子死后，悲痛欲绝。雷神则打算送简回地球后去精灵之地给母亲复仇。结果发现，彩虹桥被完全封闭，宇宙魔方被锁在仓库里，另外还有一条只有洛基知道的小路。雷神前往地牢放出了关押中的洛基，洛基带着雷神和简通过小道到达了黑暗精灵的领地。路上和洛基商量了一个计划获取马勒凯斯的信任。洛基假装袭击雷神，并斩断了雷神的幻化的手臂，将珍送给了马勒凯斯。在诅咒战士证实洛基确实被关地牢后，得到了马勒凯斯的信任。
马勒凯斯从简体内取出了以太粒子，简在这个过程中看到了宇宙重回黑暗的场景，雷神抓住机会雷击以太粒子，然并卵，马勒凯斯再次将以太粒子吸入体内，之后坐飞船离开了；诅咒战士和雷神大战，雷神被扁，洛基背后偷袭得手，但同样遭到致命一击；洛基在偷袭中引爆了诅咒战士身上的空间手雷，诅咒战士被吸入黑洞；洛基装死骗过了雷神。
简告诉雷神自己刚刚看到的一切，雷神安慰简，发现以太粒子并不是她的错；由于洛基已死（雷神认为），雷神和简被困在黑暗精灵的领地（因为密道只有洛基才知道，而雷神带简出逃属于叛国行为，彩虹桥已被封锁）；结果在一个山洞中，简接到来自地球的约会对象的电话，并发现此处正是之前在地球上发现的那个空间扭曲的位置，于是雷神和简成功的回到地球。
洛基通过幻术假扮成到黑暗世界找寻他们的神域卫兵，回去后告诉奥丁，雷神和以太粒子已经不见了，以及洛基已死的消息；博士等人研究后认为，马勒凯斯会在天体聚合的特定点上释放以太粒子，以将破坏最大化，最终定位到伦敦会是攻击地点。
马勒凯斯带领飞船抵达伦敦，吸入以太粒子的马勒凯斯非常厉害，由于天体聚合的缘故，和雷神打斗过程中，两人会在九大国度里穿梭；在天体聚合达到高峰时，马勒凯斯释放出以太粒子攻击九大国度，雷神等人利用博士的仪器将马勒凯斯进行里空间转移，转移到某个国度后，被意外转移过来的飞船压死。
雷神回到神域向奥丁（其实是洛基假扮的）解释说明自身的叛国问题，奥丁表示九大国度看到了其英勇行为，于是原谅了他之前的问题，雷神表示自己希望能做一个好战士而非国王，奥丁允许其离开。
雷神离开后，洛基变回原型。