影片根据漫威漫画改编，故事发生在纽约战争后的复仇者联盟。自纽约事件以来，托尼·斯塔克·小罗伯特·唐尼一直被前所未有的焦虑所困扰。他全身心投入到钢铁侠升级版的研发中，因此废寝忘食，甚至不顾女友佩珀·波茨·格温妮丝·帕特洛的感受。与此同时，臭名昭著的恐怖分子头目文华本·金斯利制造了一系列爆炸事件，托尼最忠诚的保镖在最新的袭击中受重伤。托尼、佩珀和他曾经见过一次面的女植物学家玛雅·丽贝卡·霍尔(Maya rebecca hall)在家中遭到猛烈炮火袭击，险些丧命。这一切似乎都与22年前科学家奥尔德里奇·基利安·盖伊·皮尔斯(Aldrich Killian guy pearce)的偶然相遇以及他对终极生物的研究有关。就算是再精良的盔甲，也无法驱散你发自心底的焦虑。粉身碎骨的托尼，如何穿越来自地狱的熊熊烈火。
《钢铁侠3》选取的故事线索在于萝卜如何突破对科技的依赖和对未知文明的恐惧。蝙蝠侠和蜘蛛侠都遇到过这个问题，这是一个枯燥沉重的题材，但也是最安全的题材，因为这是一部需要中国深度配合的电影，除了让主人公像正常人一样走下神坛，经历恐惧和烦躁来完成自己的成长，给出正义必胜的终极结局。