Desde o ataque dos chitauri a NovaYork, Tony Stark (Robert Downey Jr.) vem enfrentando dificuldades para dormir e, quando consegue, tem terríveis pesadelos . Ele teme não conseguir proteger sua namorada Pepper Potts (Gwyneth Paltrow) dos vários inimigos que passou a ter após vestir a armadura do Homem de Ferro. Um deles, o Mandarim (BenKingsley), decide atacá-lo com força total, destruindo sua mansão e colocando a vida de Pepper em risco. Para enfrentá-lo, Stark precisará ressurgir do fundo do mar, para onde foi levado junto com os destroços da mansão, e superar seu maior medo: o de fracassar.
