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在“索科维亚战役”两年后，雷神索尔（克里斯·海姆斯沃斯 Chris Hemsworth 饰）识破了洛基（汤姆·希德勒斯顿 Tom Hiddleston 饰）的伪装，辗转找到了被放逐到地球的奥丁（安东尼·霍普金斯 Anthony Hopkins 饰）。然而垂死的奥丁却告知两个儿子，“诸神的黄昏”已经开始，曾遭到奥丁封禁的死亡女神海拉（凯特·布兰切特 Cate Blanchett 饰）即将重返阿斯加德。与海拉的初次对决中，索尔失去了雷神之锤，他和洛基也被打落至混乱不堪的萨卡星。在萨卡的决斗场上，索尔重逢失踪许久的绿巨人，也见到了曾从海拉魔爪下逃得一生的女武神。
历经千辛万苦，索尔和战友们重返阴云密布的阿斯加德，去正视这注定要到来的“诸神的黄昏”……