アイアンマンのトニー・スターク（ロバート・ダウニー・ジュニア）は議会公聴会で最新技術の引き渡しを拒否した。同時に、彼は胸の小型アークリアクターが急速にパラジウム金属で血液を汚染していることを発見した。業を煮やしたトニーは、ニューヨークで開催中のスターク・エクスポの責任者であるポッツ長官（グウィネス・パルトロウ）にスターク社の社長の座を譲った。ポズはトニーの世話をするために法務部からアシスタントのナタリー（スカーレット・ヨハンソン）を異動させた。トニーがメディアの前で注目を集める姿は、父親の同僚の息子であるイワン（ミッキー・ローク）の不満を引き起こした。復讐を果たすために父の事業を継ぎ、スティールスーツに匹敵する装備を開発した。アイヴァンの技術はトニーのライバルである武器商人のジャスティン・ハマー（サム・ロックウェル）の目に留まり、彼はアイヴァンを刑務所から乗っ取り、アイアンマンに代わる研究を秘密裏に行った。トニーはパラジウム金属中毒による失意に苦しんでいたとき、ナタリーに極秘の使命があることを知り、そのわがままさで友人のロニー空軍大佐（ドン・チードル）とも衝突し、事態は収拾されようとしていた。コントロールの...