После событий в Нью-Йорке Тони Старк, гений, миллиардер, плейбой, филантроп, больше не может спокойно спать. Его преследуют призраки космической угрозы, а уверенность в себе, всегда бывшая его главным доспехом, дает трещину. Когда на его личный мир обрушивается череда жестоких и загадочных атак, организованных харизматичным террористом, известным как Мандарин, Старк бросает вызов не только врагу, но и собственным демонам. Его вызов, брошенный по телевидению, оборачивается катастрофой: его дом-крепость разрушен, а все, что он считал надежной защитой, обращено в пыль. Оказавшись вдали от лабораторий и арсеналов, с поврежденным костюмом и без привычных ресурсов, Тони вынужден полагаться лишь на свою изобретательность и волю к выживанию.

Это путешествие становится для Железного человека самым личным и опасным испытанием. Брошенный на произвол судьбы в провинциальном городке, он должен заново открыть для себя, что значит быть героем без высокотехнологичной брони. Каждая импровизированная деталь, каждый собранный на коленке гаджет — это шаг к пониманию своей истинной сути. Пока мир считает его погибшим, а его возлюбленная Пеппер Поттс оказывается в смертельной опасности, Старк ведет тихую войну, расследуя связь Мандарина с таинственной корпорацией «А.И.М.». Фильм превращается в захватывающий техно-триллер, где на кону стоит не просто спасение мира, а душа самого Тони. Ему предстоит найти ответ на главный вопрос, который мучил его с момента первого полета: он — человек в железной оболочке или же железо стало неотъемлемой частью человека?