În timp ce industriaşul miliardar Tony Stark (Robert Downey Jr.) este Iron Man, Anton Vanko este pe moarte în Rusia. Acesta din urmă a lucrat cu tatăl lui Tony ca să creeze o nouă sursă de energie, dar lăcomia l-a împiedicat să ducă proiectul la bun sfârşit. Fiul său, Ivan (Mickey Rourke), jură să îl facă pe Tony să plătească pentru păcatele tatălui sãu.
Senatorul Stern (Garry Shandling) şi expertul în armament Justin Hammer (Sam Rockwell) vor să îl determine pe Tony să divulge secretul costumului lui, însă acesta îşi face griji că informaţiile ar putea cădea în mâinile cui nu trebuie. Tony încearcă să minimalizeze beneficiile celebrului costum relansând extravagantul Stark Expo, în timp ce Ivan dezvăluie propria armă devastatoare construită cu tehnologia Stark.
Copleşit din toate părţile, în timp ce se confruntă şi cu demonii proprii, Tony trebuie să-şi cheme aliaţii – cei vechi şi cei noi – pentru a se lupta cu duşmanii ce vor să-l distrugă pe el şi întreaga omenire. Consultantul Stark Industries este Natalie Rushman (Scarlett Johansson), care îl aduce alături de ei şi pe Nick Fury (Samuel L. Jackson), în timp ce Pepper Potts (Gwyneth Paltrow) preia responsabilităţi noi.
