La película es dirigida por Shane Black, que escribió el guion con Drew Pearce, y es protagonizada por Robert Downey Jr.

como Tony Stark / Iron Man, junto a Gwyneth Paltrow, Don Cheadle, Guy Pearce, Rebecca Hall, Stéphanie Szostak, James Badge Dale, Jon Favreau y Ben Kingsley.

El rodaje adicional se realizó en varias ubicaciones en Carolina del Norte, así como también Florida, China y Los Ángeles.

Tony le dice a Killian que se encontrara con él en la azotea en cinco minutos.

Cuando Pepper y Maya están a salvo, Tony llama la armadura para sí mismo.

Tony cae inconsciente en pleno vuelo donde horas más tarde se despierta, ya que J.A.R.V.I.S.

En ese momento Tony es descubierto por Harley Keener, un pequeño pero prodigio niño de 10 años y dueño del garaje que Tony había irrumpido previamente, el cual había ido a investigar el ruido y lo apunta con un lanzapatatas asumiendo que era un ladrón, sin embargo después de mostrarle su armadura y ver que se trataba de Iron Man, este se vuelve su amigo y decide ayudarlo, aunque también le informa a Stark que los medios de comunicación aparentemente lo declararon muerto en el ataque a su mansión en California.

Haciendo equipo con el pequeño niño, Tony investiga los restos de una explosión local que tenía las características de un ataque del Mandarín pese a ocurrir años antes a cualquier ataque conocido del terrorista.

Después de que los veteranos comenzaran a crecer inestables hasta explotar, sus muertes se camuflaron como ataques terroristas para ocultar los fallos del Extremis.

[43]​ William Sadler interpreta al presidente Ellis,[28]​[44]​ nombrado en honor a Warren Ellis, escritor del arco de cómics "Extremis" que influyó a la historia de la película,[45]​ y Miguel Ferrer interpreta al vicepresidente Rodríguez.

[52]​[53]​ Mark Ruffalo tiene un cameo no acreditado, repitiendo su papel como Bruce Banner de The Avengers, en una escena poscréditos.

[67]​ En febrero de 2011, Black entró en negociaciones finales para unirse al proyecto,[68]​[69]​ y en marzo se anunció que Drew Pearce, a quien Disney originalmente había contratado para un guion de Runaways, trabajaría con Black en el guion.

Si eres listo, sea cualquiera el régimen del que formes parte, pondrías un comité títere y quedarte en tu casa."

Los papeles de otros personajes femeninos principales también fueron reducidos en la película final en comparación a borradores previos.

[75]​[76]​ La semana siguiente, Guy Pearce entró en conversaciones para interpretar a Aldrich Killian, un personaje que aparece en el arco argumental de cómics "Extremis".

[78]​[79]​ Jessica Chastain entró en negociaciones para una papel en la película,[80]​ pero se retiró debido a problemas de agenda.

[81]​ Stéphanie Szostak y William Sadler también se incorporaron al elenco, este último como el presidente de los Estados Unidos.

[86]​ El director de fotografía John Toll optó por primera vez en su carrera por trabajar con cámaras digitales, ya que las encontró más convenientes para una producción con muchos efectos visuales.

[92]​ El 14 de agosto, la actriz Dale Dickey dijo que se había unido al elenco, y estaba rodando sus escenas.

[109]​ La mayor parto del contenido filmado en las nuevas tomas fue sobre el Mandarín, y Drew Pearce dijo que en las primeras versiones, el personaje "no se sentía lo suficientemente real; no había un sentido de que fuera [parte] del mundo real, mayormente porque solo miraba a un lente y amenazaba al mundo.

Para las armaduras Mark 42 y Iron Patriot, Legacy Effects construyó trajes parciales que se usaban en el set.

Townsend explicó que "Invariablemente filmábamos con medio traje con Robert, luego también poníamos puntos de seguimiento en sus pantalones.

También usaba plataformas en sus zapatos o se subía en una caja para tener la altura correcta; Iron Man mide 6' 5" (1,96 m).

El tema principal de Iron Man se centra en cuernos y trompetas,[117]​ para ser "tanto una marcha como un himno."

[34]​ La primera publicidad televisiva se emitió durante el Super Bowl XLVII en la cadena CBS en los Estados Unidos.

[137]​ Downey, Ben Kingsley y Rebecca Hall estuvieron presentes para la función anticipada en Odeon Leicester Square en Londres.

[160]​ En su día 23 en cines, Iron Man se convirtió en la sexta película de Disney y la decimosexta en general en llegar a los $1000 millones.

Pero cuestionó, "¿Por qué, finalmente, estamos en el muelle —de noche, nada menos— para uno de aquellos pesados climaxes con grúas balanceándose?

Dijo, "Se ha discutido mucho sobre el tema: '¿Es esta la última Iron Man para Robert [Downey Jr.]?'

Sé que hubo conversaciones sobre asegurarse de hacer esta bien, y si funcionaba podía ser la última.