自纽约事件发生以来，托尼·斯塔克（小罗伯特·唐尼饰）一直受到前所未有的焦虑症困扰。 他疯狂地投入到升级版钢铁侠的研发中，夜以继日地工作，甚至不顾女友佩珀·波茨（格温妮丝·帕特洛 饰）的感受。 与此同时，臭名昭著的恐怖分子头目曼达林（本·金斯利 Ben Kingsley 饰）制造了一系列炸弹袭击事件。 托尼最忠诚的保镖在最近的一次袭击中受了重伤。 不久之后，托尼、佩珀以及与他有过私人关系的女植物学家玛雅（丽贝卡·豪尔 Rebecca Hall 饰）在家中遭到猛烈枪火袭击，险些丧命。 它们都与22年前偶然相遇的科学家奥尔德里奇·基利安（盖·皮尔斯饰）和他的终极生物之间的联系有关。 即便有精致先进的铠甲防护，也无法缓解我心底的不安。 彻底崩溃的托尼如何逃离地狱的熊熊烈火……