Tony Stark (Robert Downey Jr.), geniale inventore e direttore generale delle Industrie Stark, prime fornitrici di armi del governo americano, viene preso in ostaggio da un gruppo di rivoltosi. Ferito da una letale granata che lo colpisce vicino al cuore gia' un po' malandato, Tony riceve l'ordine di costruire una potente arma distruttrice per Raza (Faran Tahir), il misterioso leader dei ribelli. Tony, invece, usa il suo intelletto e la sua ingegnosita' per costruire un'armatura che lo tiene in vita e che gli permette di scappare dalla prigionia. Dopo il suo ritorno in America, Tony deve fare i conti con il suo passato e giura di portare le Industrie Stark in una nuova direzione, ma trova la resistenza di Obadiah Stane (Jeff Bridges), suo braccio destro e top executive, che ha preso il controllo della societa' durante la sua assenza; Tony passa giorni e notti nel suo laboratorio sviluppando e perfezionando un'armatura di avanzata tecnologia che lo protegge fisicamente e gli da una forza sovrumana. Con l'aiuto della sua assistente di lunga data Pepper Potts (Gwyneth Paltrow) e del suo fidato aggangio militare Rhodey (Terrence Howard), Tony scopre un complotto che ha implicazioni globali. Con addosso la sua nuova potente armatura rossa e oro, Tony giura di proteggere il mondo e di riparare alle sue ingiustizie nei panni del suo nuovo alter-ego, Iron Man.