マッツ・ミケルセン
2012年7月、マッツ・ミケルセンはインタビューで「（映画製作者たちとの）話し合いはしたが、『ハンニバル』の予定があり、もう遅すぎた」と、降板を明かした。同月、2012年のコミコン・インターナショナルにてタイトルが『"Thor: The Dark World"』と発表された。同年8月、クリストファー・エクルストンがマレキス役として最終交渉に入った。アラン・テイラーが『ゲーム・オブ・スローンズ』のときに撮影したアイスランドで本作の撮影を行うことが報じられた。カット・デニングスがダーシー・ルイスを再演することが報じられた。さらにアドウェール・アキノエ＝アグバエがコース役でキャストに加わった。月末、スタッフはイングランドのエイムスバレー付近のストーンヘンジにセットの建設を始めた。