Железный человек 2 продолжает захватывающую историю спустя шесть месяцев после того, как Тони Старк раскрыл миру свою супергеройскую личность. Теперь, когда весь мир знает, что эксцентричный миллиардер и гениальный изобретатель скрывается под маской технологического чуда, на него оказывается беспрецедентное давление. Правительство и военные требуют, чтобы Старк рассекретил свои революционные разработки и передал технологию брони Железного человека под государственный контроль.
Одновременно с этим появляется новый опасный противник - Иван Ванко, русский ученый, обладающий собственными знаниями в области энергетических технологий. Создав мощное оружие, Ванко бросает вызов самому Старку, угрожая не только его жизни, но и всему, что ему дорого. Параллельно бизнес-соперник Джастин Хаммер стремится создать собственные версии боевых костюмов, чтобы превзойти достижения Старка.
В разгар этих событий Тони сталкивается с новой личной драмой - палладиевый реактор, поддерживающий его жизнь и питающий броню, постепенно отравляет его организм. Герою приходится не только противостоять внешним угрозам, но и найти способ спасти собственную жизнь, одновременно пытаясь сохранить свои изобретения от попадания в чужие руки.