Historia completa
En Rusia, Ivan Vanko ve morir a su padre, Anton, en la pobreza. Anton había trabajado con Howard Stark y fue deportado. Ivan toma los planos viejos y construye su propio reactor arc, con un plan de venganza contra la familia Stark.
Seis meses después de revelarse como Iron Man, Tony Stark está en su mejor momento. Reabre la Stark Expo en Nueva York y, en una audiencia del Senado, se niega a entregar la armadura al gobierno y deja en ridículo al senador Stern y a su rival Justin Hammer. Pero guarda un secreto: el paladio que alimenta el reactor de su pecho le está envenenando la sangre, y ningún reemplazo funciona. Convencido de que va a morir, Tony vive al límite. Nombra a Pepper Potts directora de la empresa y contrata a una nueva asistente, Natalie Rushman.
En el Gran Premio de Mónaco, Tony decide manejar su propio auto. Vanko entra a la pista con látigos eléctricos y parte autos a la mitad. Pepper y Happy Hogan le llevan a Tony la armadura maletín, y él gana la pelea. Vanko va preso, pero el mensaje queda claro: la tecnología Stark se puede copiar. Hammer finge la muerte de Vanko, lo saca de la cárcel y lo contrata para fabricar armaduras para el ejército.
En su cumpleaños, Tony bebe de más y hace desastres con la armadura. Rhodes se pone otro modelo para detenerlo, y los dos destrozan la casa. Después, Rhodes lleva esa armadura a la Fuerza Aérea, que se la entrega a Hammer. Nick Fury llega con un regaño y una revelación: Natalie es la agente Natasha Romanoff, de S.H.I.E.L.D. Fury le da a Tony una caja con cosas de Howard. En una filmación vieja, su padre dice que Tony fue su mayor creación, y la maqueta de la Expo de 1974 esconde el diseño de un elemento nuevo. Tony lo sintetiza y se cura.
En la apertura de la Expo, Hammer presenta drones militares y a Rhodes con la armadura llena de armas, ahora llamada Máquina de Guerra. Vanko toma el control de todo y los manda contra Tony. Natasha y Happy entran a la fábrica de Hammer, y ella le devuelve a Rhodes el control de su armadura. Los dos amigos pelean juntos contra Vanko, que aparece con una armadura pesada. Derrotado, se hace explotar junto con los drones, y Tony salva a Pepper en el último segundo. Los dos se besan. Hammer va preso. Fury le dice a Tony que solo será consultor de los Vengadores. Tras los créditos, el agente Coulson encuentra un martillo enorme en Nuevo México.