Ahora que el mundo sabe que el multimillonario industrial Tony Stark (Robert Downey Jr.) es Iron Man, Tony quiere poner de relieve los beneficios del traje de Iron Man relanzando la extravagante idea de su difunto padre de la Expo Stark, una exposición de las innovaciones humanitarias basadas en sus tecnologías. Mientras el gobierno de Estados Unidos insiste para que Tony entregue las revolucionaria arma a los militares, Ivan Vanko (Mickey Rourke), una misteriosa figura del pasado de la familia Stark, se pone en marcha para destruir aTony revelando su propia y devastadora arma basada en la tecnología de Stark.

Abrumado en todos los frentes, y enfrentándose a la vez a sus propios demonios personales, Tony tiene que convocar a sus aliados (antiguos y nuevos) para que le ayuden a luchar contra la coalición de fuerzas que amenazan con destruirle a él y a toda la humanidad.

En "Iron Man 2", a Downey le acompaña un reparto cuajado de estrellas entre héroes y villanos, entre los que se encuentran Gwyneth Paltrow, Don Cheadle, Scarlett Johansson, Sam Rockwell, Mickey Rourke y Samuel L. Jackson como Nick Furia.