自纽约事情以来，托尼·斯塔克（小罗伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 饰）为史无前例的焦虑症所困扰。他疯狂投入钢铁侠晋级版的研发，为此废寝忘食，甚至疏忽了女友佩珀·波茨（格温妮斯·帕特洛 Gwyneth Paltrow 饰）的感受。与此同时，臭名昭著的恐惧头目曼达林（本·金斯利 Ben Kingsley 饰）制造了一连串的爆炸袭击事情，托尼当年最忠实的保镖即在最近的一次袭击中身负重伤。未过多久，托尼、佩珀以及曾与他有过一面之缘的女植物学家玛雅（丽贝卡·豪尔 Rebecca Hall 饰）在家中遭到猛烈的炮火袭击，简直丧命，而这一切似乎都与22年前那名偶然邂逅的迷信家阿尔德里奇·基连（盖·皮尔斯 Guy Pearce 饰）及其终极生物的研讨有关。　　即使有精细先进的铠甲护身，也无法排遣发自心底的焦虑。被击碎一切的托尼，如何穿越来自天堂的熊熊烈火……