Radnja filma ponovno se vrti oko multimilijardera Tonyja Starka (Downey Jr.) koji se suočava sa sve većim pritiskom vlade, javnosti i novinara koji ga pokušavaju natjerati da podijeli svoju tehnologiju s vojskom što on nikako ne želi učiniti, jer se boji da bi ista mogla pasti u krive ruke. Uz pomoć vjerne Pepper Potts (dobitnica nagrade Oscar Gwyneth Paltrow) i Jamesa "Rhodeyja" Rhodesa (nominiran za nagradu Oscar Don Cheadle), Tony će stvoriti nove saveze i oduprijeti se moćnim, zlim snagama.
Matrix (Arnold Schwarzenegger) je bivši vođa specijalnih jedinica koje su operirale po Srednjem istoku, Sovjetskoj uniji, Centralnoj Americi – gdje god je politička vruća zona bila najvrelija. Međutim, Matrix je preživio previše operacija te je zbog sigurnosti „umirovljen“ jer previše ljudi poznaje njegovo lice i želi ga vidjeti mrtvog. Postao je meta broj jedan. Trenutno, Matrix živi povučeno, na selu sa svojom jedanaestogodišnjom kćeri, pod novim identitetom. Davno prije, njegova je jedinica porazila zlog diktatora južnoameričke države Val Verde i zamijenila ga demokratski izabranim predsjednikom. General Arius, svrgnuti diktator, uz pomoć jednog Matrixovog bivšeg vojnika, uspije ga konačno pronaći i oteti mu kći. Kako bi je vratio, Matrix mora otići u Val Verde na svoju posljednju misiju: ubiti predsjednika Velasqueza i otvoriti vrata povratku diktatora.
Nakon tisućljetnog sna drevni mutan Apocalypse budi se i formira tim snažnih mutanata, uključujući i Magneta kojeg tumači Michael Fassbender. Oni žele pročistiti čovječanstvo i stvoriti novi svjetski poredak, u kojem će vladati Apocalypse. Kako je sudbina Zemlje ugrožena, Raven, uz pomoć profesora X mora voditi tim koji će zaustaviti njihovog najvećeg neprijatelja i spasiti čovječanstvo od potpunog uništenja.
Policajca Maxa Walkera i njegovu suprugu Melissu napadnu nepoznati zlikovci - on preživi, a ona pogine. Godinama kasnije Max je član specijalne policijske postrojbe čiji je zadatak da putujući u prošlost onemogući kriminalce koji su tamo prebacili svoje nezakonite rabote. Hvatajući jednog kriminalca, Max shvati da iza njihovih pothvata, kao i napada na njega i njegovu suprugu, stoji utjecajni senator Aaron McComb čija je ambicija postati predsjednikom Sjedinjenih Država.