自紐約事件以來托尼·斯塔克（小羅伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 飾）為前所未有的焦慮癥所困擾他瘋狂投入鋼鐵俠升級版的研發為此廢寢忘食甚至忽略了女友佩珀·波茨（格溫妮斯·帕特洛 Gwyneth Paltrow 飾）的感受與此同時臭名昭著的恐怖頭目曼達林（本·金斯利 Ben Kingsley 飾）制造了一連串的爆炸襲擊事件托尼當年最忠誠的保鏢即在最近的一次襲擊中身負重傷未過多久托尼、佩珀以及曾與他有過一面之緣的女植物學家瑪雅（麗貝卡·豪爾 Rebecca Hall 飾）在家中遭到猛烈的炮火襲擊幾乎喪命而這一切似乎都與22年前那名偶然邂逅的科學家阿爾德里奇·基連（蓋·皮爾斯 Guy Pearce 飾）及其終極生物的研究有關 　　即使有精密先進的鎧甲護身也無法排遣發自心底的焦慮被擊碎一切的托尼如何穿越來自地獄的熊熊烈...