Tony Stark è a capo delle Stark Industries, nota azienda produttrice di armi. Presso una base militare statunitense in Afghanistan, Tony presenta il suo nuovo missile, il Jericho. Terminata l'esposizione, Stark si mette in viaggio verso l'aeroporto, ma durante il tragitto il convoglio che lo scorta viene attaccato da alcuni terroristi e Tony viene rapito. Numerose schegge si conficcano nel petto dell'inventore a seguito dell'esplosione di una bomba e, per evitare che esse raggiungano il cuore, Yinsen, un fisico compagno di prigionia di Tony, gli impianta nel petto un elettromagnete.
I terroristi costringono Tony a costruire per loro il missile Jericho. Dopo aver costruito un piccolo Reattore Arc per alimentare l'elettromagnete nel suo petto, Tony, con l'aiuto di Yinsen, assembla un'armatura per evadere: una volta terminata l'inventore la utilizza per far esplodere il villaggio dei terroristi e fuggire, ma Yinsen perde la vita. Abbandonata l'armatura, Tony vaga nel deserto finché non viene trovato dal suo migliore amico, il tenente colonnello James "Rhodey" Rhodes. Tornato in patria, Tony decide di chiudere la produzione di armi delle Stark Industries: i terroristi, infatti, erano entrati in possesso di molte delle sue armi nonostante la sua azienda le producesse solo per gli Stati Uniti. Dopo aver sostituito il Reattore Arc nel suo petto con un'unità più avanzata, Tony, con l'aiuto di J.A.R.V.I.S., l'intelligenza artificiale da lui creata, costruisce una nuova armatura. Dopo averla provata e aver riscontrato alcuni problemi, Tony costruisce una terza armatura, composta da una lega di oro e titanio.
Una sera, Tony si reca ad una festa di beneficenza, nella quale incontra la giornalista Christine Everhart, che mostra a Tony alcune foto ritraenti i terroristi che lo avevano rapito in possesso di molte armi delle Stark Industries. Tony chiede spiegazioni al socio e amico di famiglia Obadiah Stane. Nel frattempo i terroristi, dopo aver ritrovato i pezzi dell'armatura costruita da Tony, attaccano le popolazioni dell'Afghanistan utilizzando le armi delle Stark Industries. Venuto a sapere di tali eventi, Tony indossa l'armatura e vola in Afghanistan, dove combatte contro i terroristi e fa esplodere un deposito di armi nemico. Di ritorno in America, Tony viene inseguito da due aerei da caccia americani, che cercano senza successo di abbatterlo. Involontariamente Tony colpisce uno dei due caccia, ma riesce a salvare il pilota, per poi informare Rhodey del suo segreto.
I terroristi ricevono una visita da Stane, ovvero colui che li aveva ingaggiati per uccidere Stark; Stane ruba l'armatura costruita da Tony e fa uccidere i terroristi. Stane vuole costruire un'armatura simile a quella costruita da Tony, ma i suoi ingegneri non sono in grado di riprodurre il Reattore Arc necessario ad alimentarla. Stane decide quindi di rubare il reattore nel petto di Tony, lasciandolo in fin di vita; Tony tuttavia sopravvive recuperando il dispositivo costruito in Afghanistan. La segretaria di Tony, Pepper Potts, raggiunge lo stabilimento delle Stark Industries con Phil Coulson e alcuni agenti dello S.H.I.E.L.D., ma entrati nel laboratorio si imbattono nel nemico, che ha ultimato e indossato la sua possente armatura. Tony, con l'armatura depotenziata poiché alimentato da un più debole Reattore Arc, raggiunge Stane e lo combatte. Lo scontro culmina sul tetto dello stabilimento delle Stark Industries: Tony è in difficoltà e chiede a Pepper di sovraccaricare il Reattore Arc che alimenta la fabbrica per far esplodere il tetto. La grande quantità di energia che viene liberata ferisce Tony e uccide Stane.
All'indomani dello scontro Tony è chiamato a spiegare l'accaduto in una conferenza stampa. Lo S.H.I.E.L.D. prepara una copertura per l'inventore, il quale però, durante la conferenza, rivela di essere Iron Man, come era stato soprannominato dai media. Tornato nella sua villa, Tony incontra Nick Fury, direttore dello S.H.I.E.L.D., il quale afferma che Iron Man non è l'unico supereroe al mondo; in seguito, introduce Tony all'iniziativa "Vendicatori".
