Dopo che Tony Stark (Robert Downey Jr.) confessa al mondo di essere il supereroe Iron Man, uno scienziato legato in passato alla famiglia Stark, Ivan Vanko (Mickey Rourke) si accanisce contro di lui preparando una spietata vendetta. Il nostro eroe dovrà inoltre vedersela con le autorità, desiderose di appropriarsi della sua armatura, e con gli effetti letali del palladio che lo alimenta, aiutato dall’insostituibile assistente Pepper Pots (Gwyneth Paltrow) e dalla nuova collaboratrice Natasha Romanoff alias “Vedova Nera” (Scarlett Johansson) che introduce, insieme a Nick Fury (Samuel l. Jackson), il “progetto vendicatori” basato sui mitici supereroi Marvel.