Tony Stark, un mujeriego y niño genio, quien heredó el contrato de propiedad de Industrias Stark por parte de su padre, se encuentra en la guerra de Afganistán con su amigo militar el teniente coronel James Rhodes para demostrar el funcionamiento de su nuevo misil «Jericó». Stark es seriamente lastimado en una emboscada (ironicamente por una de sus armas) y es secuestrado y llevado a una cueva por el grupo terrorista de los Diez Anillos. Un electroimán construido por Dr. Yinsen, su compañero de prisión, mantiene los trozos de metralla que hirieron al magnate, previniendo que lleguen al corazón de este y lo maten. Raza, el líder de los Diez Anillos, le dice a Stark que lo liberará si este construye un nuevo misil Jericó para su organización, pero Tony y Yinsen aseguran que el hombre no mantendrá su palabra.
Stark y Yinsen comienzan a fabricar en secreto un potente generador eléctrico denominado reactor «arc», el cual es la fuente de energía del electromagneto de Stark, y después empiezan a construir una enorme armadura con la cual poder escapar. Los Diez Anillos atacan el taller donde los dos trabajaban cuando descubren lo que Stark está desarrollando. Yinsen se sacrifica para distraerlos mientras Tony se viste con la armadura. Una vez que Stark se encuentra blindado, comienza a combatir contra los terroristas y es ahí cuando él se da cuenta de que Yinsen está moribundo, lo que enfurece a Stark e inicia a quemar todo el cuartel de sus secuestradores; para escapar, huye volando con la armadura, pero se estrella a mitad del desierto, destruyendo la máquina en el proceso. Después de ser rescatado por Rhodes, Stark regresa a casa y anuncia que su compañía no seguirá desarrollando más armas de uso militar. Obadiah Stane, el viejo compañero de su padre y administrador de la empresa, le advierte que eso podría dejar en la ruina a Stark Industries y el legado de su padre. En su taller personal, Stark diseña una versión improvisada de su traje, además de un reactor más poderoso para su corazón.
Después de la primera aparición pública que hace Stark, la reportera Christine Everhart le informa que las armas de Stark Industries, incluyendo la Jericó, fueron entregadas recientemente al grupo de los Diez Anillos y estos las usaron para atacar la aldea de la que proviene Yinsen. Stark también descubre que Stane está tratando de remplazarlo como el presidente de su compañía. Enfurecido, Stark termina su armadura y vuela hacia Afganistán, donde salva la villa de Yinsen y captura vivo al líder de la organización, dejándolo en las manos de los pueblerinos para que estos cobren venganza. Mientras vuela de regreso a casa, Stark es atacado por dos jets de caza F-22 Raptor. Por ello, él telefonea a Rhodes y le dice su identidad secreta con el fin de que dejen de perseguirlo. Mientras tanto, los Diez Anillos encuentran las piezas del prototipo del traje de Stark y se reúnen con Stane, quien se encarga de asesinar a la organización. A su vez, consigue restaurar la vieja armadura. En busca de hallar más información sobre si se han enviado más armas a los Diez Anillos, Stark manda a su asistente Virginia «Pepper» Potts hackear el sistema de computo de la compañía mediante el ordenador de Stane. Ella descubre que Stane ha estado en contacto con los terroristas y contrató al grupo para que asesinaran a Stark, pero el grupo se negó. Potts después se encuentra con el agente Phil Coulson del «Sistema Homologado de Inteligencia, Espionaje, Logística, y Defensa», una agencia antiterrorista, para informarle de las actividades ilícitas de Stane.
Los científicos de Stane no pueden reproducir el reactor de Stark, por lo que aquel irrumpe en la casa de Tony para quitarle su propio núcleo, usando un dispositivo sónico que lo paraliza de inmediato. Al borde de la muerte, Stark se arrastra hasta su laboratorio y saca el reactor original. Potts y varios agentes de S.H.I.E.L.D. intentan arrestar a Stane, pero el utiliza su armadura basada en la original y los ataca. Stark se enfrenta a Stane, pero debido a que su reactor actual no soporta la capacidad del nuevo traje, se ve en apuros para defenderse. Stark hace que Stane lo persiga hasta el techo del edificio de Stark Industries y le dice a Potts que sobrecarge el reactor gigante que se encuentra en la planta baja. Esto desemboca a un enorme fallo eléctrico, el cual le pega a Stane y lo deja inconsciente, haciendo que él y su armadura caigan al reactor, explotando el núcleo del mismo y matándolo como consecuencia.
Al día siguiente, la prensa bautizó al héroe acorazado como «Iron Man». El agente Coulson le da a Stark una coartada encubierta para que pudiera explicar los eventos de la noche anterior y la muerte de Stane. Durante la conferencia de prensa, Stark comienza a leer la historia, pero entonces la deja a un lado y confirma que es él en realidad Iron Man, lo que empieza una serie de controversia entre el público presente.
