史塔克军火公司是美军在全球范围内第一大军火供应商,其新任掌门人托尼·史塔克风流倜傥,天资聪颖。他与公司元老俄巴迪亚·斯坦合作无间,共同将史塔克公司的业务推向顶峰。现实生活中的托尼热衷收集名贵跑车,搞点儿发明创造,当然露水姻缘更不可少。所幸他身边有维吉尼亚·波茨这样的好助手细心打理一切,才让他能自由自在过着贵公子的生活。
在前往中东为军方展示新型武器的途中,托尼一众遭到恐怖分子袭击。他被弹片击中险些丧命,在英森博士的帮助下,托尼体内移植了一颗核动力的人工心脏。恐怖分子要求托尼制造强大的杀伤性武器,他和英森虚与委蛇,暗中制造了一套由聚变能源驱动的钢铁盔甲。穿上盔甲托尼大闹恐怖分子的基地,回到美国后又对其进行了改进。却不知,接下来有更为黑暗的阴谋等着他……。通过一部伪纪录片《未解之谜》五个故事娓娓道来:警察进入古宅寻找孩子遭遇神秘生物;一群印度狗仔队发现宝莱坞女星并非镜头般光鲜亮丽;几个朋友必须在遭遇外星人入侵之后与客机相撞的高空跳伞中幸存;动物权利组织闯进痛失爱犬的女士住宅后将经历至暗时刻;以及一位沙漠中的母亲调查莫哈韦沙漠幽浮飞船后成为飞船偷渡者……。在阿富汗执行任务的美国空军飞行员科特史蒂文斯上尉(杰克·吉伦哈尔 Jake Gyllenhaal 饰)突然惊醒,发现自己在一辆高速行驶的列车上,而他的身边坐着一个素不相识的女子克里斯蒂安(米歇尔·莫娜汉 Michelle Monaghan 饰)正在与自己讲话。科尔不知自己为什么会在这辆车上,而且他发现自己居然是以另一个人的身份存在,正当他迷惑不解的时候,列车上忽然发生爆炸……
科特又一次惊醒,发现自己身处一个密闭的太空仓里,有一位女军官古德温(维拉·法米加 Vera Farmiga 饰)正在通过视频和自己对话,并要求自己报告列车上发生的事情。一头雾水的科特还没搞明白是怎么回事时,他又一次被送上那辆列车。这次之后,科特终于明白自己在执行一件任务,负责调察芝加哥火车爆炸案找到恐怖份子并查出他的下一个目标。科特被一次又一次的送上那辆高速列车,每次只有八分钟的时间调察,调察过程中,科特发现自己已在一周前去世,原来他正在参与是一项“脑波原代码”的秘密任务,这项任务通过已经死亡的科特尚未完全死亡的脑细胞影像来还原事件,调查事情的真相。最终,科特顺利完成了任务,但是他却决定再一次返回列车,拯救列车上那些无辜的生命……。