剧情承接《复仇者联盟》，纽约大战结束一年后，带着弟弟洛基（汤姆·希德勒斯顿 Tom Hiddleston 饰）回到仙宫的雷神索尔（克里斯·海姆斯沃斯 Chris Hemsworth 饰）将面对一股远古黑暗势力的挑战——复仇心切的黑暗精灵首领马勒凯斯（克里斯托弗·埃克莱斯顿 Christopher Eccleston 饰）率领神秘而强大的种族卷土重来，意欲将全宇宙笼罩在黑暗中。面对这样一个连奥丁在内整个仙宫都束手无策的劲敌，了解他们的人只有一个——洛基。不得不向洛基寻求帮助，并与之结盟，踏上有生以来最危险的征程——这次旅途固然会令他与地球恋人简·福斯特（娜塔丽·波特曼 Natalie Portman 饰）久别重逢，但也将迫使他牺牲一切，唯此才能拯救整个宇宙。

最先与灭霸军团遭遇的雷神索尔一行遭遇惨烈打击，洛基遇害，空间宝石落入灭霸之手。未几，灭霸的先锋部队杀至地球，一番缠斗后掳走奇异博士。为阻止时间宝石落入敌手，斯塔克和蜘蛛侠闯入了敌人的飞船。与此同时，拥有心灵宝石的幻视也遭到外星侵略者的袭击，为此美国队长、黑寡妇等人将其带到瓦坎达王国，向黑豹求助。幸免于难的索尔与星爵一行相逢，随后他们兵分两路。索尔与火箭、格鲁特踏上再铸雷神之锤的旅程，星爵则与卡魔拉等人试图阻止灭霸的恶行。而知晓灵魂宝石下落的卡魔拉，同样是其义父灭霸追踪的对象。 攸关整个宇宙命运的史诗战役全面展开，超级英雄们为了平凡而自由的生命奋不顾身……

一股突如其来的强大邪恶势力对地球造成致命威胁，没有任何一个超级英雄能够单独抵挡。长期致力于保护全球安危的神盾局（SHIELD）感到措手不及，其指挥官“独眼侠”尼克·弗瑞（塞缪尔·杰克逊 Samuel L. Jackson 饰）意识到他必须创建一个“史上最强”的联盟组织， 云集各方超级英雄一起发威，才能拯救世界于水深火热，抵御黑暗势力的侵袭。于是由六大超级英雄——“钢铁侠”（小罗伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 饰）、“雷神” （克里斯·海姆斯沃斯 Chris Hemsworth 饰）、“美国队长”（克里斯·埃文斯 Chris Evans 饰）、“绿巨人” （马克·鲁弗洛 Mark Ruffalo 饰）、“黑寡妇”（斯嘉丽·约翰逊 Scarlett Johansson 饰）和“鹰眼”（杰瑞米·雷纳 Jeremy Renner 饰）组成的 “复仇者联盟”应运而生。他们各显神通，团结一心，终于战胜了邪恶势力，保证了地球的安全。

亚当和夏娃是一对携手共同穿越了数百年时光的吸血鬼恋人，从中古走到现代，两人经历了人类社会的数度大起大落，目前分居底特律和坦吉尔两地。亚当是一名地下音乐人，他厌恶无能又残暴的人类，将他们称作“僵尸”，陷入了抑郁的情绪中无法自拔的亚当甚至购买了木质子弹，打起了自行了断的念头，得知了恋人的糟糕状态，夏娃千里迢迢赶到了亚当的身边。短暂的重逢为亚当带来了新的希望，但令他感到不快的是，夏娃那臭名昭著的妹妹艾娃亦闯入了他们的生活之中。艾娃的到来带来的是灾难和诅咒，她不仅杀死了亚当唯一的人类朋友伊兰，更将姐姐和姐夫两人的生活搅得一团糟。

纽约大战后，雷神索尔将弟弟洛基带回仙宫囚禁起来，此外帮助九大国度平定纷争,威名扶摇直上。虽然父王奥丁劝其及早即位，但索尔念念不忘地球的美丽女孩简·福斯特，与此同时，简在和黛西及其助手伊安调查某个区域时意外被神秘物质入侵，却也因此重逢索尔。