鋼鐵俠托尼·斯塔克(小羅伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 飾)在國會聽證上拒絕交出最新技術。與此同時,他發(fā)現(xiàn)胸口的微型電弧反應爐正迅速造成血液的鈀金屬中毒。沮喪的托尼將斯塔克公司的總裁職務交予了秘書波茲(格溫妮絲·帕特羅 Gwyneth Paltrow 飾),由她全權負責正在進行的紐約斯塔克博覽會。波茲從法律部門調(diào)來助理娜塔莉(斯佳麗·約翰遜 Scarlett Johansson 飾)照顧托尼。托尼在媒體前的高調(diào)亮相引起了其父當年同事的兒子,伊凡(米基·洛克 Mickey Rourke 飾)的不滿。為了實施報復,他子承父業(yè),研制出了一套可與鋼鐵戰(zhàn)衣相媲美的裝備。伊凡的技術引起了托尼的競爭對手,軍火商賈斯丁·漢默(山姆·洛克威爾 Sam Rockwell 飾)的注意,他設法將伊凡劫持出獄,秘密研究取代鋼鐵俠。正當托尼苦于鈀金屬中毒造成的失意之時,他發(fā)現(xiàn)娜塔莉原來身負秘密使命,而自己的任性,也造成了與好友,空軍上校羅尼(唐·錢德爾 Don Cheadle 飾)的反目,眼看局勢就要失控……