托尼·斯塔克
小罗伯特·唐尼饰演
尽管受到全世界的爱戴，但托尼·斯塔克仍然经受着身份的煎熬，他变得越来越依赖自己的钢铁盔甲，而他要学着开始把钢铁侠和托尼的人生区别开来。 小辣椒
格温妮丝·帕特洛 饰演
小辣椒已经升为托尼生活中的女一号，托尼和小辣椒两个人的关系已经很稳定了。他们一起住在托尼位于马里布的豪宅，两人的相处也不再像前两部中那么紧张，而是变得很舒服很自然。 阿尔德里奇·基里安
盖·皮尔斯 饰演
科学家组织AIM的创始人，一个疯狂的科学家。盖·皮尔斯称：“基里安这个角色很有意思，他生来就有很多身体残疾。但他从来不服输，所以他的一生都在努力克服这些缺陷。” 罗德上校
唐·钱德尔 饰演
罗德一直是托尼的良师益友。是他不断提醒着托尼，并且在其左右提供帮助。而在《钢铁侠3》中，他们将会更着重描述两人的友谊，让观众看到他们的友谊为何长存。 玛雅·汉森
丽贝卡·豪尔 饰演
玛雅是一名出色的科学家，她掌握发现的新技术对基里安和他的AIM组织都是一笔财富。 满大人
本·金斯利 饰演
电影中，表面上是当今社会里一个令人毛骨悚然的恐怖主义分子，与世界为敌，而实际上只是个替身，业余演员。（与漫画中不同） 第一代战衣：破铜烂铁打造的战争盔甲
性能：在软禁时利用铁罐造就的盔甲，动作简单。
武器：左手喷火器和右手的一发响尾蛇导弹
缺陷：关键运动带外露，中弹后立即报废。 第二代战衣：首款成型盔甲，更细致更完善。
性能：脱离军阀后，托尼在家研制。
改善：更优良的动力系统、飞行控制、坚固的外层钢甲。
缺陷：不能御寒，超出大气层之后会结冰而失去动力系统。 第三代战衣：红色战衣，反叛利器。
性能：配色的灵感来自托尼的摩托车，更强的武器装备。
武器：重量减轻，更耐寒
改善：强化了一些武器如响尾蛇飞弹和肩膀上的霰弹枪。 第四代战衣：更强腹部，更远飞行。
性能：调整腹部结构
武器：与三没有太大差别 第五代战衣：箱子里的战衣，由红到银的更强装备。
性能：托尼特别制作的便携式钢铁侠盔甲
武器：激活箱子盔甲即刻覆盖全身
缺陷：只有一层护甲，没有飞行功能 第六代战衣：激光刀，技术上的革新
性能：托尼研制新的方舟反应炉
武器：增加了手腕上的激光武器，可以砍断很多铁质敌人。
缺陷：武器能量消耗大 第七代战衣：随时变身，更强威力。
性能：更强的组装
武器：利用红外感应手环随时变身，霰弹武器改成了散发式的小型导弹。
改善：背部的推进器经过改过改装可以飞出大气层。
