วันที่ออกฉาย: 29 เมษายน 2553 (ประเทศไทย)
ผู้กำกับ: จอน ฟาฟวโร
ประพันธ์ดนตรีโดย: John Debney
นักแสดง: รอเบิร์ต ดาวนีย์ จูเนียร์, สการ์เลตต์ โจแฮนส์สัน, จอน ฟาฟวโร, เพิ่มเติม
เพลงเด่น: Highway to Hell, Shoot to Thrill
เรื่องราวภาคต่อที่คนทั่วโลกได้ทราบกันแล้วว่า มหาเศรษฐียอดนักประดิษฐ์อาวุธ โทนี่ สตาร์ค (แสดงโดย โรเบิร์ต ดาวน์นี่ย์) เปิดเผยตัวเองว่าเขาคือไอรอนแมน ซูเปอร์ฮีโร่ที่ช่วยปกป้องโลก เขาได้รับแรงกดดันจากทางรัฐบาล สื่อมวลชน และสาธารณชนต่าง ๆ ให้เปิดเผยเทคโนโลยีในการสร้างไอรอน แมน ให้กับกองทัพ แต่โทนี่เองกลับไม่ต้องการที่จะเผยความลับที่ซ่อนอยู่เบื้องหลังเกราะเหล็ก นี้ เนื่องจากกลัวว่าเทคโนโลยีนี้จะตกไปอยู่ในมือของคนชั่ว มีเพียงสาวคนสนิท เพพเพอร์ พอทส์ (แสดงโดย กวินเนท พัลโทรว์) และเพื่อนตายอย่าง เจมส์ "โรดดี้" โรดส์ (แสดงโดย ดอน ชีเดล) เท่านั้นที่เห็นด้วยกับเขา โทนี่จึงพยายามคิดค้นพัฒนาชุดเกราะเหล็กขึ้นใหม่ เพื่อเตรียมรับมือกับศัตรูหน้าใหม่ที่กำลังจะปรากฏ
โทนี่ สตารค์ มหาเศรษฐีหรือซูเปอร์ฮีโร่นามไอรอนแมน หลังจากที่ได้ประกาศตนว่าเป็นไอรอนแมนแล้ว ทั้งโลกต่างรู้จักเขา เขาได้สร้างงาน STARK EXPO 2010 เพื่อานต่องนของพ่อเขาให้เสร็จ ทางรัฐบาลสหรัฐต้องการชุดเกราะในเพื่อใช้เป็นอาวุธอาวุธแต่เขากลับปฏิเสธ แต่โทนี่ยังมีปัญหาที่หนักกว่านั้นเขาพบว่าตนเองกำลังจะตาย เนื่องจากเตาปฏิกรณ์อาร์คในอกเขาทำปฏิกิริยากับธาตุพลาเดียมซึ่งเป็นแกนกลางถ่ายเทพลังงานจากเตาปฏิกรณ์อาร์คในรูปพลาสมาไอออนกำลังฆ่าเขา และทำให้เขามีชีวิตอยู่ได้อีกไม่นาน
ผลจากการใส่ชุดเกราะจะเร่งปฏิกิริยาของเตาปฏิกรณ์ ทำให้ธาตุพลาเดียมซึมเข้าสู้กระแสเลือดของเขา เขารู้ว่าตนเองจะอยู่ได้ไม่นาน จึงแต่งตั้งเป็บเปอร์เป็น CEO ของ Stark INC. พร้อมกับการแทรกซึมของของสปายสาวนาตาชา โรมานอฟ และผบ.นิค ฟิวรี่ จากหน่วย S.H.I.E.L.D.หลังจากนั้นไม่นานก็มีการปรากฏตัวของไอแวน แวนโก้ นักฟิสิกส์ชาวรัสเซียที่มีความแค้นกับตระกูลสตาร์ค ที่ประดิษฐ์อาวุธสุดยอดจากเตาปฏิกรณ์อาร์ค ในรูปของแส้ที่ถ่ายเทพลังงานผ่านช่องประจุพลาสมาอานุภาพทำลายล้างสูงมาก ทั้งที่โทนี่ประกาศว่าวิทยาการนี้ทั้งเตาปฏิกรณ์อาร์คจิ๋ว และชุดเกราะไอรอนแมน ต้องใช้เวลา 10-20 ปีจึงจะทำได้ ซึ่งมีแต่เขาเท่านั้นที่ทำได้ จนเกิดเรื่องราวมี่โมนาโก ไอแวนได้เผชิญหน้ากับโทนี่ และต่อสู้กัน โทนี่สวมชุดเกราะพกพา MK V เข้าตอสู้ ผลคือไอแวนแพ้ และถูกจับขัง
ผลจากการจากต่อสู้กันทำให้ประชาชนทั้งหลาย รัฐบาล และสื่อ ไม่แน่ใจว่าไอรอนแมนจะปกป้องเราได้ และปัญหาพาลาเดียมในกระแสเลือดก็เข้าขั้นตาย โทนี่จึงจัดงานวันเกิดของตนเอง เพื่อฉลองก่อนตาย แต่เขาได้จัดงานจบบ้าบิ่นเกินไป จนเพื่อนสนิทของเขาเจมส์ โรดส์ทนไม่ไหว สวมชุดต้นแบบ MK II มาจัดการเขา และเขาก็นำชุดไปกองทัพเพื่อมอบแก่รัฐบาลตามร้องขอ ในช่วงที่ปัญหาต่างๆของโทนี่ ทั้งเรื่อง บริษัท ไอรอนแมน และการตายของเขาที่เป็นความลับรุมเร้า จนผบ.นิค ฟิวรี่แห่งหน่วยชิลล์ เข้ามาแก้ปัญหาให้เขาพร้อมทั้งบอกว่าเตาปฏิกรณ์ในอกเขาทำงานไม่สมบูรณ์ ฟิวรี่พยายามให้เขาคันพบธาตุใหม่ที่สามารถทดแทนพาลาเดียมได้ ส่วนอีกด้านหนึ่งไอเวน เวนโกถูกป้ายว่าตายแล้ว แต่แท้จริงได้รับการหนุนหลังจากจัสติน แฮมเมอร์ แฮมเมอร์ให้เขามาเป็นเครื่องมือในการจัดการโทนี่ โดยการสร้างชุดเกราะให้เขาแต่แท้จริงไอฉวนประดิษฐ์เพื่อฆ่าโทนี่เท่านั้น
อีกด้านหนึ่งโทนี่ก็ค้นพบธาตุใหม่แทนพาลาเดียม มันจึงเป็นหนทางที่ทำให้เขารอดตาย จากแผนที่งาน EXPO ที่พ่อเขาฮาวเวิร์ด สตาร์ค พร้อมกับสร้างชุดเกราะใหม่ MK VI ตอนนี้ทางกองทัพได้ติดอาวุธให้กับ MK II กลายเป็นชุดเกราะวอร์แมชชีนอันทรงพลัง แฮมเมอร์ได้จัดงานงานเปิดตัวชุดเกราะทั้งหมดที่ไอแวนสร้าง รวมถึงวอร์แมชชีนด้วย แต่ก็เกิดโกลาหลขึ้นในงาน เมื่อไอแวนควบคุมระบบทั้งหมดของหุ่นรบ และชุดวอร์แมชชีน ออกไล่ล่าไอรอนแมนที่มาถึงพอดี นาตาชา โรมานอฟ สปายสาวของหน่วยชิลด์ ได้ตามจับไอแวน และปลดล็อกระบบให้กับชุดวอร์แมชชีน โทนี่และโรดี้กลับมาคืนดีกันอีกครั้ง จากนั้นทั้งสองได้ร่วมกันต่อสู้ และกำราบไอแวนลงได้สำเร็จ
หลังจบเรื่องทั้งหมด ฟิวรี่มาพูดคยกับสตาร์คเรื่องโครงการอเวนเจอร์ และขอให้สตาร์คเป็นที่ปรึกษาให้โครงการ ในตอนจบโทนี่และโรดี้ได้รับเหรียญกล้าหาญเนื่องจากการกระทำอันหาญกล้าของพวกเขาที่สามารถจัดการไอแวนลงได้