תור (כריס המסוורת') ממשיך במסעו האפי לאחר אירועי האוונג'רס, כשהוא מתמודד עם איום עתיק ומסוכן שמאיים להשמיד את כל היקום. גזע קדום בשם האפלים, בראשותו של מאלקית' המקולל (כריסטופר אקלסטון), מתעורר מתוך הצללים במטרה לכבוש את כל הממדים ולהטביע את כל המציאות בחושך נצחי. תור נאלץ לצאת למסע מסוכן ומורכב שיביא אותו אל מעבר לגבולות אסגרד, אל עולמות חדשים ומפחידים, במטרה לבלום את האיום ולהחזיר את הסדר לקוסמוס כולו. במהלך המסע הוא מתאחד מחדש עם ג'יין פוסטר (נטלי פורטמן), אהובתו, שמוצאת את עצמה מעורבת במאבק על גורל העולם, ומגלה כוחות חדשים ומפתיעים. לצד הקרבות הקשים והניסיונות להגן על כדור הארץ ועל הממלכות השונות, תור מתמודד גם עם קונפליקטים אישיים ועם ההקרבה העצומה שנדרשת ממנו כדי להציל את האנושות. הוא נאלץ לקבל החלטות קשות, להעמיד את עצמו במבחנים של נאמנות ואומץ, ולמצוא את הכוח להילחם עד הסוף. תוך כדי כך, דמויות מוכרות כמו לוקי (טום הידלסטון) ואודין (אנתוני הופקינס) משחקות תפקיד מרכזי במאבק, כשהן מנסות לשמור על האיזון בין הכוחות השונים. תור: העולם האפל מציג סיפור של גבורה, הקרבה ותקווה, שבו גורל היקום תלוי בידיו של אל הרעם, והוא חייב להיאבק באפלה כדי להחזיר את האור. הסרט מדגיש את הקשר המורכב בין תור ללוקי, שממשיך להתפתח גם לאחר אירועי הסרט הראשון. בנוסף, מופיעות דמויות נוספות כמו ווריירס אסגרדים נאמנים ותומכים, ביניהם היילה, שמסייעים בתהליך המאבק. הסרט משלב אלמנטים של פעולה, דרמה ופנטזיה, ומציג את המאבק בין האור לחושך ברמה קוסמית רחבה. בסופו של דבר, תור מצליח לנצח את האיום, אך ההקרבה האישית שלו מדגישה את המחיר הגבוה של הגיבורים. הסרט מהווה המשך ישיר לסיפורו של תור ומכין את הקרקע לאירועים הבאים ביקום הקולנועי של מארוול.
