自纽约事件以来，托尼·斯塔克（小罗伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 饰）为前所未有的焦虑症所困扰。他疯狂投入钢铁侠升级版的研发，为此废寝忘食，甚至忽略了女友佩珀·波茨（格温妮斯·帕特洛 Gwyneth Paltrow 饰）的感受。与此同时，臭名昭著的恐怖头目曼达林（本·金斯利 Ben Kingsley 饰）制造了一连串的爆炸袭击事件，托尼当年最忠诚的保镖即在最近的一次袭击中身负重伤。未过多久，托尼、佩珀以及曾与他有过一面之缘的女植物学家玛雅（丽贝卡·豪尔 Rebecca Hall 饰）在家中遭到猛烈的炮火袭击，几乎丧命，而这一切似乎都与22年前那名偶然邂逅的科学家阿尔德里奇·基连（盖·皮尔斯 Guy Pearce 饰）及其终极生物的研究有关。 即使有精密先进的铠甲护身，也无法排遣发自心底的焦虑。被击碎一切的托尼，如何穿越来自地狱的熊熊烈
刚进入杂志社实习的达利斯（奥布瑞·普拉扎 Aubrey Plaza 饰）是个从小孤僻的女孩，在一次头脑风暴会议上偶然获得跟着老记者杰夫（杰克·约翰逊 Jake Johnson 饰）实习的机会，加上另一个印度学生（凯伦·索尼 Karan Soni 饰），一行三人开始追踪一则“穿越时空求伴”的广告。锁定刊登人肯尼斯（马克·杜普拉斯 Mark Duplass 饰）后，杰夫前去假装应征被识破，于是派达利斯前往，达利斯成功获得肯尼斯信任，杰夫索性把整个调查工作交给她，自己一心泡妞。神神叨叨的肯尼斯是个超市员工，似乎脑筋不大正常，达利斯逐渐了解他的敏感、失落、想回到过去的原因，一向孤僻的自己也被他真诚关心，二人慢慢产生了真感情。但一心想要穿越时空的肯尼斯已经惹来特工盯梢，更多的人更是把他当作笑柄，直到他亮出“时间机器”……
机器人设计师维克多和他的机器人女友伊娃生活在林间别墅里，维克多开始对伊娃百依百顺感到厌烦，他决定赋予伊娃人的情感，却发现事情逐渐失控……
