這部電影之所以有這麼高的首周成績，還有一個非常重要的原因，那就是電影的劇情，承接了上一部《復仇者聯盟》中那場紐約大戰的時間線。
在《復仇者聯盟》紐約大戰結束半年後，託尼·斯塔克（小羅伯特·唐尼 飾）發現自己陷入了前所未有的焦慮之中。
那段穿越蟲洞的瀕死經歷讓他患上了嚴重的恐慌症。
他夜不能寐，只能將自己封閉在加州馬里布的海濱豪宅地下室裡，瘋狂地研發更新迭代的鋼鐵戰甲。
如今他已經創造出了數十套不同功能的炫酷裝甲，這種近乎病態的偏執讓他忽略了與身邊人小辣椒佩珀·波茨（詹妮弗·康納利 飾）的相處，兩人的關係也因此變得有些緊張。
與此同時，一個自稱“大伊萬”（本·金斯利 飾）的恐怖分子頭目開始在全世界範圍內製造一系列詭異的爆炸襲擊事件，透過電視媒體公然向美國挑釁，一時間舉國上下人心惶惶。
託尼最忠誠的保鏢兼好友哈皮·霍根在一次偶然的調查中捲入了一場爆炸，身受重傷，這徹底激怒了託尼。
他在新聞釋出會上公然向滿大人宣戰，公佈了自己家的住址。
不久後，託尼在家中與佩珀以及一位多年前有過一夜情的植物學家瑪雅·漢森相聚時，他的豪宅突然遭到數架武裝直升機的精準炮火襲擊，這場毀滅性的打擊幾乎將他的家夷為平地。
在千鈞一髮之際，託尼穿上了一套只能部分組裝的實驗版rk42戰甲，憑藉賈維斯的幫助勉強逃離。
但由於戰甲功能尚未完善，他被強制迫降到了美國中部的田納西州小鎮玫瑰山，與外界失去了聯絡，而外界媒體則紛紛誤傳他已經葬身火海。
在這座偏僻的小鎮上，託尼身無分文，戰甲也因能量耗盡無法使用，他不得不依靠自己的智慧和irovisation能力生存。
好吧，這種能力已經不是託尼第一次展現了。
在林楓執導的第一部中，他就曾在山洞中手搓初代戰甲。
託尼在這一過程中，還結識了當地一位早熟且熱愛發明的小男孩哈利。
哈利不僅為他提供了藏身之所，還幫助他調查此前發生在這個小鎮上的一起疑似與大伊萬有關的爆炸案。
透過調查，託尼發現這些所謂的恐怖襲擊背後另有隱情，所有的爆炸其實都是由於人體內的“絕境病毒”不穩定而引發的自爆現象，而非真正的炸彈襲擊。
正當他順藤摸瓜時，兩名擁有超強高溫能力的絕境士兵——布蘭特和薩萬找上門來意圖滅口，託尼憑藉自制的簡陋武器與他們周旋並僥倖逃脫。
隨後，託尼利用駭客技術侵入了相關機構的資料庫，發現這一切都與一個名為AI組織及其創始人阿爾德里奇·基連（蓋·皮爾斯 飾）有關。
鏡頭閃回到1999年的瑞士新年夜，那時還未成為鋼鐵俠的託尼是個自大狂妄的花花公子。
他在一個派對上偶遇了當時跛腳且崇拜他的科學家基連，卻為了搭訕瑪雅而戲弄了基連，讓他在樓頂空等了一夜。
這份羞辱在基連心中埋下了仇恨的種子，讓其心理發生了異變。
如今，基連正是“絕境病毒”的幕後主導者，他透過給傷殘退伍軍人注射這種病毒來修復他們的身體缺陷，但也使得他們變成了情緒不穩定的活體炸彈。
託尼透過追蹤線索，潛入了大伊萬在邁阿密的藏身地，卻震驚地發現，那個在電視上威嚴恐怖、裝腔作勢的“大伊萬”，其實只是一個沉迷於莎士比亞戲劇、吸毒酗酒的落魄英國演員崔佛·斯拉特瑞。
他完全是基連為了轉移視線而精心包裝出來的一個傀儡形象。
託尼在揭露真相後不幸被基連的手下薩萬抓獲，並被帶到了位於佛羅里達的一處碼頭基地。
在那裡，他看到小辣椒佩珀也被綁架並強行注入了不穩定的絕境病毒，生命危在旦夕。
基連向託尼炫耀著他的“傑作”，並逼迫託尼為他修復絕境病毒的缺陷。
。了樣這就也力能新創的塢萊好，種變的多話於死派反是就這，吧好
。害殺忍殘連基被卻，逃尼託助幫圖試現發心良因森漢·雅瑪，後之
。走奪萬薩被也甲戰，獲俘被也時務任行執坦斯基在甲戰”者國鐵鋼“的後裝改著穿）飾 爾德錢·唐（校上斯德羅·斯姆詹友好的尼託，時同此與
。力戰的新了來帶並圍解他為，到趕時及團軍鐵鋼”會聚庭家“的控斯維賈由套十數他其及以甲戰24kr的喚召尼託，頭關急危在就
。決中播直在備準，彈炸人為作中甲戰者國鐵鋼在鎖被並，持劫萬薩被已統總國時此但，合會功斯德羅與尼託
，命宿的中影電塢萊好在人導領國是就這
。業職的危高最上界世為，統總國韓過超會就統總國，案擊槍麼什用不都，的真是果如
。了統總選競想不都友朋小國後以然不，的死能不是然自統總，影電英超的制控尼士迪是還，影電英超的歡家閤是這，然當
。統總了出救甲戰回搶則斯德羅而，客乘有所了下救般蹟奇前炸號一軍空在甲戰控端遠尼託，的然當所理，是於
。功能未卻連基死炸自甲戰用圖試他，決對死生開展上臺平頭碼在連基與尼託，後最
。滅煙飛灰得炸連基將手親還，制控了擺僅不，力鬥戰強超出現展椒辣小的生新獲重而用啟溫高被毒病境絕，時此
。火煙誕聖的爛絢作化，引中空在甲戰有所將斯維賈令命他，去過的慮焦別告底徹了為也，俠鐵鋼了就——甲戰的酷炫那非而——己自是明證了為尼託，後束結鬥戰
。海大進扔其將並，爐應反舟方了掉摘，片彈的前在留了出取手過尼託，終最
。實事的變改可不個這俠鐵鋼是就他，何如備裝論無：結總的心噁來看楓林在個了來時同，好於歸重椒辣小與他
。來下留保續繼就也，候時的核稽在楓林，調調個這就眾觀歐是其尤，眾觀住不架，過不
。的看再會不是定肯己自他然雖
