Ahora que el mundo sabe que el multimillonario industrial Tony Stark (Robert Downey Jr.) es Iron Man, Tony quiere poner de relieve los beneficios del traje de Iron Man relanzando la extravagante idea de su difunto padre de la Expo Stark, una exposición de las innovaciones humanitarias basadas en sus tecnologías. Mientras el gobierno de Estados Unidos insiste para que Tony entregue las revolucionaria arma a los militares, Ivan Vanko (Mickey Rourke), una misteriosa figura del pasado de la familia Stark, se pone en marcha para destruir a Tony revelando su propia y devastadora arma basada en la tecnología de Stark.