Binlerce yıl önce Karanlık Elfler adındaki halk müziği, Aether adında bir silahı kullanarak tüm evreni karanlığa boğmaya çalışmıştır. Tanrı Odin’in babası Bor ve Asgardlı askerleri onları durdurur lakin liderleri Malekith kaçmayı başarmış ve bir sonraki fırsatını beklemeye başlamıştır. Asgardlı savaşçılar Aether’i bulmuştur ama yok edilemediği için onu saklamaya karar vermişlerdir.
Thor serisinin ikinci filmi olan Thor: Karanlık Dünya’nın yönetmenliğini “Game Of Thrones”, “The Emperor’s New Clothes” ve “Terminatör: Genisys” film ve dizilerinin yönetmenliğini yapmış ve bir Primetime Emmy ödülü ile birlikte 7 ödül ve 14 ödül adaylığın sahibi Alan Taylor yapmaktadır. Senaryosunda ise Christopher L. Yost, Christopher Markus ve Stephen McFeely çizgi roman evreninin yaratıcıları Stan Lee ve Jack Kirby rehberliğinde devir almışlardır.
Filmin esas kahramanı Odin’in oğlu Thor yeniden Chris Hemsworth tarafından canlandırılmaktadır ve Loki, Tom Hiddlestone, Odin ise Anthony Hopkins göre canlandırılmaktadır. Filmin diğer oyuncuları aralarında ise Natalie Portman Jane olarak, Jaimie Alexander Sif, Zachary Levi Fandrall olarak ve Christopher Eccleston Malekith olarak yer almaktadır.
Dünya’da işlediği savaş suçları sebebi ile Loki hükümlü edilmiştir. Bu sırada Loki beraberindeki Fandral, Volstagg ve Sif Vanaheim’daki vahşiler ile savaşmaktadır. Bu Nedenle 9 diyarda barışı sağlayıp Bifröst yani Gökkuşağı Köprüsünü baştan kurabileceklerdir. Jane Frost adlı asrtofizikçi ise son görüşmelerinin üzerinden iki yıl geçmesine karşın hala Thor’u beklemektedir. Jane, Thor’un Dünya’ya geldiğinde oluşanlara benzer gariplikler keşfetmektedir. İş arkadaşı Darcy onu terk edilmiş fabrikada oluşan fizik kurallarına tutarsız durumu kullanmak için yanına çağırır. Orayı incelemeye gittiğinde bir kara delik keşfeden Jane bir anda kara deliğin içine düşer.
Asgardlılar, Yakınsama adını verdikleri bir olayın yakın olduğunu ve kara deliklerin, portalların evrende tesadüfen oluşabileceğini bilmektedir. Yakınsama, 9 diyarın bir sipariş verme ile dizilmesi sonucu oluşmaktadır. Bu sırada Jane’in kayboluşundan bilen Gökkuşağı Köprüsünün bekçisi ve 9 Diyardaki her noktayı gören Heimdall, Thor’u bu konuda uyarır. Derhal Jane’i aramaya koyulan Thor onu bulduğunda Jane yaralıdır. Asgardlı doktorların onu tedavi etmesi için onu Asgard’a getirse de doktorlar ne yapacaklarını bilmemektedir. Babası Odin, Jane’in, Aether kadar yaralandığını ve onun er ya da geç öleceğini düşünmektedir.