自纽约事件以来，托尼・斯塔克(小罗伯特・唐尼 Robert Downey Jr. 饰)为前所未有的焦虑症所困扰。他疯狂投入钢铁侠升级版的研发，为此废寝忘食，甚至忽略了女友佩珀・波茨(格温妮斯・帕特洛 Gwyneth Paltrow 饰)的感受。与此同时，臭名昭著的恐怖头目曼达林(本・金斯利 Ben Kingsley 饰)制造了一连串的爆炸袭击事件，托尼当年最忠诚的保镖即在最*的一次袭击中身负重伤。未过多久，托尼、佩珀以及曾与他有过一面之缘的女植物学家玛雅(丽贝卡・豪尔 Rebecca Hall 饰)在家中遭到猛烈的炮火袭击，几乎丧命，而这一切似乎都与22年前那名偶然邂逅的科学家阿尔德里奇・基连(盖・皮尔斯 Guy Pearce 饰)及其终极生物的研究有关。
