A trama será baseada na série de HQs 'Extremis', escrita por Warren Ellis.
Nela, Tony Stark chegou a uma encruzilhada e precisa repensar sua vida como homem, empresário e super-herói. No entanto, o roubo de uma poderosa e potencialmente letal arma nanotecnológica, uma espécie de atualização militar do soro que criou o Capitão América. Essa nanotecnologia garante superforça, fator de cura bem avançado, velocidade... E Stark precisa injetá-la nele mesmo para destruir um vilão.
Guy Pearce (Prometheus) interpretará Aldrich Killian, geneticista que ajuda a criar a nanotecnologia Extremis, e depois se envolve com um grupo de terroristas. Ben Kingsley ('A Invenção de Hugo Cabret') viverá o vilão, cujo nome é mantido em sígilo.Gwyneth Paltrow e Don Cheadle retornam como Pepper Potts e Jim Rhodes.Rebecca Hall ('Atração Perigosa') será uma "sexy cientista que é tão intelectual quanto Tony Stark". James Badge Dale ('A Perseguição') será o vilão Eric Savin, tenente-coronel do exército dos EUA que morre ao pisar em uma mina terrestre, e é ressussitado pelo exército, se transformando no ciborgue Coldblood.
A previsão do início das filmagens é maio de 2012, até janeiro de 2013, dirigido porShane Black ('Beijos e Tiros').
Jon Favreau não volta para a direção de 'Homem de Ferro 3', passando a tocha para Black, roteirista de 'Máquina Mortífera' e 'O Último Boy Scout', que também colabora no roteiro, ao lado de Drew Pearce (roteirista da série britânica 'No Heroics').
O filme está programado para ser lançado em 3 de maio de 2013.