El mundo sabe que el multimillonario Tony Stark (Robert Downey Jr.) es Iron Man, el superhéroe enmascarado. Sometido a presiones por parte del gobierno, la prensa y la opinión pública para que comparta su tecnología con el ejército, Tony es reacio a desvelar los secretos de la armadura de Iron Man porque teme que esa información pueda caer en manos indeseables. Con Pepper Potts (Gwyneth Paltrow) y James “Rhodey” Rhodes (Don Cheadle) a su lado, Tony forja alianzas nuevas y se enfrenta a nuevas y poderosas fuerzas.