U. C.0097时期，“拉普拉斯事变”的纷争终结后，2架独角兽高达被秘密封印，新吉翁残党“袖章”也随之瓦解。就在人类逐渐走出战争带来的阴影之时，失踪两年的独角兽三号机“凤凰”突然现身，拥有颠覆世界秩序力量的它即刻引发了地球联邦军、吉翁袖章残党以及路欧商会三方势力的争夺狩猎，一场宇宙对决也即将拉开帷幕......
“大Z”吉克（杰夫·布里吉斯 Jeff Bridges 配音）是企鹅世界最知名的冲浪选手，他有着光辉成绩，又在十年前消失在一次比赛里，因此成为传奇，他的故事激励了一代又一代小企鹅继承冲浪事业，科迪（希亚·拉博夫 Shia LaBeouf 配音）就是其中最痴迷的一个，他从小就立志走出小镇，也的确凭自己的努力和天赋，得到经纪人长腿鸟（马里奥·坎东尼 Mario Cantone 配音）和矮熊老板（詹姆斯·伍兹 James Woods 配音）的支持，带他进入世界级冲浪比赛赛场——夏威夷岛。在那里，科迪遇见了一个蔑视“大Z”的傲慢选手“坦克”（狄尔里奇·巴德 Diedrich Bader 配音），为维护偶像向他提出挑战，还遇到美丽的救生企鹅兰妮（佐伊·丹斯切尔 Zooey Deschanel 配音），梦想和爱情，一起摆在年轻科迪的面前…
在这个揭示钢铁超人起源的传奇冒险故事里，过去和现在发生了碰撞。在一个被埋葬多年的中国古老王国的废墟上，百万富翁兼发明家托尼。斯塔克进行着挖掘工作，但挖掘进度远远超出了协议规定的部分。他解开了一个古老的预言，预示中国最黑暗和最暴乱朝代的君主Mandarin将会复苏。为了对 付这股极具破坏性的力量，托尼打造了一套盔甲，并装备上先进武器。为了阻止这个他亲手带到地球的邪恶力量，托尼必须要成为自己有生以来最伟大的发明 -- 钢铁超人！这个新生的战士必须到地球的四个角落同Mandarin的追随者元素战士 -- 4个操纵着土、水、风和火元素力量的战士 战斗！但像预言所说的那样,钢铁超人是否有足够的能力挑战命运，阻止这股邪恶力量意图对地球的破坏呢？
