自纽约事件以来，托尼·斯塔克（小罗伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 饰）为前所未有的焦虑症所困扰。他疯狂投入钢铁侠升级版的研发，为此废寝忘食，甚至忽略了女友佩珀·波茨（格温妮斯·帕特洛 Gwyneth Paltrow 饰）的感受。与此同时，臭名昭著的恐怖头目曼达林（本·金斯利 Ben Kingsley 饰）制造了一连串的爆炸袭击事件，托尼当年最忠诚的保镖即在最近的一次袭击中身负重伤。未过多久，托尼、佩珀以及曾与他有过一面之缘的女植物学家玛雅（丽贝卡·豪尔 Rebecca Hall 饰）在家中遭到猛烈的炮火袭击，几乎丧命，而这一切似乎都与22年前那名偶然邂逅的科学家阿尔德里奇·基连（盖·皮尔斯 Guy Pearce 饰）及其终极生物的研究有关。
即使有精密先进的铠甲护身，也无法排遣发自心底的焦虑。被击碎一切的托尼，如何穿越来自地狱的熊熊烈火……
获奖情况
第86届奥斯卡金像奖 (2014)
最佳视觉效果(提名) 盖伊·威廉斯 /Christopher Townsend /Erik Nash /丹尼尔·萨迪克
第23届MTV电影奖 (2014)
MTV电影奖 最佳客串表演(提名) 琼·里弗斯
MTV电影奖 最佳英雄形象(提名) 小罗伯特·唐尼
第61届美国音效剪辑协会奖 (2014)
金卷轴奖 最佳电影音效剪辑(提名) John T. Cucci /Charlie Campagna /丹·奥康奈尔 /Tim Walston /Alan Rankin /Karen Vassar /Andrew DeCristofaro /Ann Scibelli /Shannon Mills /马克·P·施特金格尔
第12届美国视觉效果协会奖 (2014)
最佳特效电影视觉效果(提名) 布莱恩·吉尔 /盖伊·威廉斯 /Mark G. Soper /Christopher Townsend
最佳真人电影CG背景(提名) John Stevenson-Galvin
最佳电影虚拟摄影(提名) Thelvin Cabezas
最佳电影视觉效果合成(提名) Justin van der Lek /Stefano Trivelli
第50届美国声音效果协会奖 (2014)
真人电影最佳音效(提名) Joel Iwataki /Mike Prestwood Smith /Michael Keller
第19届美国评论家选择电影奖 (2014)
最佳视觉效果(提名)
最佳动作片(提名)
动作片最佳男主角(提名) 小罗伯特·唐尼
动作片最佳女主角(提名) 格温妮斯·帕特洛
第17届好莱坞电影奖 (2013)
年度电影(提名) 沙恩·布莱克
第15届美国青少年选择奖 (2013)
最佳动作片
最佳动作片男演员 小罗伯特·唐尼
最佳动作片女演员(提名) 格温妮斯·帕特洛
最佳科幻/奇幻电影(提名)
最佳科幻/奇幻电影男演员(提名) 小罗伯特·唐尼
最佳科幻/奇幻电影女演员(提名) 格温妮斯·帕特洛
最佳电影反派(提名) 本·金斯利
最佳银幕拍档(提名) 小罗伯特·唐尼 /唐·钱德尔
第4届豆瓣电影鑫像奖 (2014)
鑫豆单元 最佳科幻/动作片(提名)
