Nachdem Tony Stark (R. Downey Jr.) öffentlich seine Doppelidentität preisgab, lässt er sich nun überall als Retter feiern und liebt es, wie ein Popidol verehrt zu werden. So sonnt er sich in seinem Ruhm, bis er von dem russischen Physiker Ivan Vanko (M. Rourke) seine Grenzen aufgezeigt bekommt. Er erleidet eine Palladiumvergiftung, die von seinem Minireaktor ausgeht, der für ihn lebensnotwendig geworden ist. Deshalb muss Stark schnell handeln, um sein Leben zu retten. Doch zwischenzeitlich rüstet sich auch sein Erzrivale Justin Hammer (S. Rockwell) für den großen Showdown ...