2020年，鐵甲鋼拳未來一個並不遙遠的鐵甲鋼拳年份，整個世界已經發生瞭許多變化。鐵甲鋼拳在那個時代，鐵甲鋼拳人類拳擊不再被允許，鐵甲鋼拳取而代之的鐵甲鋼拳是各種機器人走上瞭擂臺，繼續這項火爆的鐵甲鋼拳運動，愉悅大眾。鐵甲鋼拳前拳擊手查理·肯頓（休·傑克曼 Hugh Jackman 飾）似乎並不那麼落寞，鐵甲鋼拳他很快適應瞭時代的鐵甲鋼拳發展，帶著經過訓練的鐵甲鋼拳機器人一次次走上拳臺。但是鐵甲鋼拳倒黴事接二連三，他先是鐵甲鋼拳意外落敗，債臺高築，鐵甲鋼拳繼而接到前女友突然過世的鐵甲鋼拳消息，並見到瞭從未謀過面的兒子——11歲男孩麥克斯（達科塔·高尤 Dakota Goyo 飾）。　　一次意外，讓麥克斯遇到瞭一臺業已被淘汰的陪練機器人Atom。在麥克斯的堅持下，查理同意讓Atom參加比賽，卻意外發現這臺“廢物”不僅抗打，而且擁有搏鬥的潛質與天賦。肯頓父子和他們的機器人由此踏上新的征途……