自紐約事務(wù)以來，托尼·斯塔克（小羅伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 飾）為史無前例的焦慮癥所困擾。他瘋狂投入鋼鐵俠升級版的研發(fā)，為此夜以繼日，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(dá)林（本·金斯利 Ben Kingsley 飾）制造了連續(xù)串的爆炸襲擊事務(wù)，托尼當(dāng)年最忠誠的保鏢即在最近的一次襲擊中身負(fù)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(xué)家瑪雅（麗貝卡·豪爾 Rebecca Hall 飾）在家中遭到猛烈的炮火襲擊，幾近喪命，而這一切似乎都與22年前那名有時邂逅的科學(xué)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(guān)。即使有精密先進(jìn)的鎧甲護(hù)身，也無法排遣發(fā)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火……