De hele wereld weet dat miljardair en uitvinder Tony Stark (Robert Downey Jr.) de gepantserde superheld is. Tony staat onder druk van de overheid en de pers om zijn technologie met het leger te delen. Hij weigert echter zijn geheimen te onthullen, omdat hij is bang dat de informatie in verkeerde handen valt. Met Pepper Pots (Gwyneth Paltrow) en James 'Rhodey' Rhodes (Don Cheadle) aan zijn zijde gaat Tony de strijd aan met machtige nieuwe tegenstanders.