Події "Залізної людини 3" відбуваються після подій "Месників", де Тоні Старк, відомий як Залізна людина, бореться з посттравматичним стресовим розладом. Могутній терорист на ім'я Мандарин починає царство терору, націлившись на Сполучені Штати зі смертоносними бомбардуваннями. Особисте життя Старка також страждає, оскільки його стосунки з Пеппер Поттс стають напруженими. Коли друг і колишній охоронець Старка, Хеппі Хоган, отримує важкі поранення під час однієї з атак Мандарина, Старк оголошує терористу війну і публічно кидає йому виклик. Однак Мандарин у відповідь здійснює напад на будинок Старка, залишаючи його без костюма Залізної Людини і вважаючи його загиблим. Старк опиняється в маленькому містечку, де він об'єднується з хлопчиком на ім'я Харлі, щоб розслідувати походження Мандарина. Вони з'ясовують, що Мандарин - це просто актор на ім'я Тревор Слеттері, яким керує Олдріч Кілліан, вчений, що розробив потужну регенеративну сироватку під назвою "Екстреміс". Кілліан планує використати сироватку для створення армії суперсолдатів. За допомогою свого вірного друга полковника Джеймса Родса (відомого як Бойова Машина/Залізний Патріот) та особистого штучного інтелекту J.A.R.V.I.S., Старку вдається відновити свої костюми та протистояти Кілліану. В епічній битві Старк виходить переможцем, перемагаючи Кілліана і знищуючи його армію Екстреміс. Переживання Старка протягом фільму допомагають йому подолати свою тривогу, і він вирішує знищити свої костюми, зосередившись на більш особистому житті з Пеппер. Однак у сцені після титрів виявляється, що Старк ще не повністю відійшов від ролі Залізної Людини.

Після того, як Тоні Старк зізнається, що він - залізна людина, його вороги хочуть викрасти технологію його броні. У той же час Старк бореться з власним здоров'ям, коли він розуміє, що енергія, що тримає його у броні, також починає руйнувати його організм. У пошуках допомоги він звертається до свого батька, який залишив йому таємницю, яка допоможе йому вижити. У той же час на шляху його боротьби зла, що загрожує світовому миру, з'являється новий герой - чорна вдова.

"Залізна людина" - це захоплюючий і насичений екшеном фільм про супергероїв, дія якого відбувається в сучасному світі. За сюжетом фільму, Тоні Старка, геніального мільярдера і відомого винахідника, викрадає терористична група під час демонстрації своєї новітньої зброї в Афганістані. Змушений створювати руйнівну зброю для своїх викрадачів, Старк вирішує замість неї створити бронежилет, який він використовує для втечі. Повернувшись до Сполучених Штатів, Старк усвідомлює руйнування, спричинені його зброєю, і вирішує використати свої навички та технологічні досягнення, щоб виправити ситуацію. Разом зі своїм помічником Пеппером Поттсом та другом Роді Старк починає вдосконалювати свої обладунки і стає могутнім супергероєм, відомим як Залізна людина. Б'ючись з різними супротивниками, в тому числі зі своїм колишнім бізнес-партнером Обадайєю Станом, Старк усвідомлює, що його найбільший ворог може критися всередині нього самого. Завдяки стрімкому розвитку подій, дотепним діалогам і ноткам людяності, "Залізна людина" веде глядачів у захопливу подорож самопізнання і спокути.