Железный человек 2 продолжает захватывающую историю гениального изобретателя Тони Старка спустя шесть месяцев после того, как он раскрыл миру свою тайную идентичность. Технология непревзойденной кибер-брони, скрывавшаяся за образом супергероя, становится объектом пристального внимания правительства и общественности, требующих передать революционную разработку в руки военных.
В то время как Старк упорно отстаивает свое исключительное право на изобретение, его ожидают новые серьезные испытания. Палладиевый реактор, поддерживающий не только броню, но и саму жизнь Тони, начинает медленно отравлять его организм. Параллельно на арене появляется новый грозный противник - Иван Ванко, сын русского ученого, имеющий личные счеты с семьей Старков и создавший собственную усовершенствованную версию технологий Железного человека.
Фильм Железный человек 2 демонстрирует, как главный герой вынужден одновременно противостоять правительственному давлению, бороться с ухудшающимся здоровьем и отражать атаки нового технологически продвинутого врага. На фоне этих событий появляется загадочная помощница Натали Рашман, чьи истинные мотивы и принадлежность остаются под вопросом. Все это заставляет Тони Старка переосмыслить свою роль защитника мира и ценность созданных им технологий.