Fünf Jahre nachdem Tony Stark (Robert Downey Jr.) seine erste Ganzkörpermaschine entwickelt, angezogen und ausprobiert hat, ist er stolzer Besitzer einer ganzen Ansammlung verschiedenster Anzüge, an denen er liebend gerne rumtüftelt. Pepper Potts (Gwyneth Paltrow) ist mittlerweile viel mehr als nur seine Assistentin und zusammen führen sie eigentlich ein harmonisches Leben. Doch dann sieht sich Stark einer neuen und unkalkulierbaren Macht gegenüber, die ihn mit allen Mitteln bekämpft und der Welt mit mysteriösen Anschlägen droht. Dahinter steckt der Mandarin (Ben Kingsley), den es nun zu bezwingen gilt. Doch Stark wird von seiner Vergangenheit eingeholt und muss sich stellenweise ohne seine Anzüge durchs Leben kämpfen.