钢铁侠托尼·斯塔克（小罗伯特·唐尼饰）在国会听证会上拒绝交出最新技术。 与此同时，他发现自己胸口的微型电弧反馈炉正在迅速引起血液中的钯金属中毒。 心灰意冷的托尼将斯塔克公司总裁的职位交给了秘书波茨（格温妮丝·帕特洛饰），由他全权负责纽约斯塔克博览会的闭幕。 波兹从执法部门调来了助理娜塔莉（斯嘉丽约翰逊饰）来照顾托尼。 托尼在媒体面前高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。 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心腹空军上校罗尼（唐·钱德尔 Don Cheadle 饰）的叛乱。 ，事态即将失控……
