มหาเศรษฐียอดนักประดิษฐ์อาวุธ โทนี่ สตาร์ค (Robert Downey Jr.) เปิดเผยตัวเองว่าเขาคือไอรอนแมน ซูเปอร์ฮีโร่ที่ช่วยปกป้องโลก เขาได้รับแรงกดดันจากทางรัฐบาล สื่อมวลชน และสาธารณชนต่างๆ ให้เปิดเผยเทคโนโลยีในการสร้างไอรอน แมน ให้กับกองทัพ แต่โทนี่เองกลับไม่ต้องการที่จะเผยความลับที่ซ่อนอยู่เบื้องหลังเกราะเหล็กนี้ เนื่องจากกลัวว่าเทคโนโลยีนี้จะตกไปอยู่ในมือของคนชั่ว มีเพียงสาวคนสนิท เพพเพอร์ พอทส์ (Gwyneth Paltrow) และเพื่อนตายอย่าง เจมส์ "โรดดี้" โรดส์ (Don Cheadle) เท่านั้นที่เห็นด้วยกับเขา โทนี่จึงพยายามคิดค้นพัฒนาชุดเกราะเหล็กขึ้นใหม่ เพื่อเตรียมรับมือกับศัตรูหน้าใหม่ที่กำลังจะปรากฏ