钢铁侠托尼·斯塔克（小罗伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 饰）在国会听证会上拒绝交出自己的最新技能。 与此同时，他发现自己胸口的微弧反应堆正在迅速引发血液中的钯金属中毒。 心灰意冷的托尼将斯塔克总统职位交给了秘书波茨（格温妮丝·帕特洛饰），由他全权负责纽约正在进行的斯塔克博览会。 波兹从法务部调来了助理娜塔莉（斯嘉丽约翰逊饰）来照顾托尼。 托尼在媒体面前的低调亮相引起了父亲同事的儿子伊万（米基·洛克饰）的不满。 为了报仇，他继承了父亲的事业，研制出了一套堪比钢铁套装的装备。 伊万的技术引起了托尼的竞争对手、军火商贾斯汀·汉默（山姆·洛克威尔饰）的注意。 他设法从监狱中劫持了伊万，并秘密研究取代钢铁侠的人。 正当托尼饱受钯金属中毒带来的挫败感时，他发现娜塔莉肩负着秘密任务，而他的任性也引发了与好友空军上校罗尼（唐·钱德尔 Don Cheadle 饰）的叛乱。 局势即将失控……
