実業家であり天才的な発明家でもあるトニー・スターク（ロバート・ダウニー・Jr.）は、全米政府と契約を結ぶ大企業スターク・インダストリーズのCEO。武器開発の分野をリードする彼は、政府とのパイプ役を務める親友の軍人ローディ（テレンス・ハワード）とともに、新型兵器の実験のためアフガニスタンへ飛んだ。デモンストレーションは大成功。自信に満ち溢れたスタークは向かうところ敵なしに見えた。
しかし、そのとき事件は起こった。武器テロ集団が実験場を襲撃。周囲は銃撃と爆破に包み込まれ、スターク自信も爆発に巻き込まれてしまう。テロ集団に拉致され、拘束されたスタークは、同じく監禁されている医師インセン（ショーン・トーブ）による治療を受け、心臓を生かすための人工心臓を移植され一命を取り留める。
テロリストらのアジトで自分の会社の兵器がテロリストに悪用されているという衝撃の事実を知ったトニーは、彼らの武器製造に協力するふりをして、飛行可能な着脱式のパワードスーツを作り、命がけの脱出を果たす。
帰国後、兵器産業からの撤退を発表したトニーは、“アイアンマン”となってテロリストに戦いを挑む。しかし彼の気づかないうちに、恐ろしい陰謀はその足元で進行していたのだった…。