I Iron Man 3 plages milliardæren Tony Stark (Robert Downey Jr.) af mareridt og søvnløshed og lider af en konstant frygt for sine nærmestes sikkerhed. Det er der god grund til, for i kulissen lurer skurken Mandarin (Ben Kingsley), der tegner til at blive Starks værste modstander til dato. Inden længe angribes Stark på flere fronter, og hans verden bryder sammen.
Nu må han - ikke mindst ved hjælp af sin avancerede rustning og alias som Iron Man - kæmpe sig tilbage for at finde de personer, der stod bag angrebet.
