自纽约事件以来，托尼·斯塔克（小罗伯特·唐尼RobertDowneyJr.饰）为前所未有的焦虑症所困扰。他疯狂投入钢铁侠升级版的研发，为此废寝忘食，甚至忽略了女友佩珀·波茨（格温妮斯·帕特洛GwynethPaltrow饰）的感受。与此同时，臭名昭著的恐怖头目曼达林（本·金斯利BenKingsley饰）制造了一连串的爆炸袭击事件，托尼当年最忠诚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RebeccaHall饰）在家中遭到猛烈的炮火袭击，几乎丧命，而这一切似乎都与22年前那名偶然邂逅的科学家阿尔德里奇·基连（盖·皮尔斯GuyPearce饰）及其终极生物的研究有关。即使有精密先进的铠甲护身，也无法排遣发自心底的焦虑。被击碎一切的托尼，如何穿越来自地狱的熊熊烈火……
尽管存在许多分歧，受精神疾病困扰的创作歌手卡西和陷入困境的海军陆战队员卢克同意仅出于利益而结婚。但是当悲剧发生时，真实和虚假之间的界限开始变得模糊……
