Favreau avait initialement prévu une trilogie avec Obadiah Stane devenant Iron Monger dans les suites, mais le scénariste de bandes dessinées Mark Millar l'a convaincu que le Mandarin était trop fantastique pour être le méchant du premier film, ce qui a amené Stane à devenir le méchant du premier Iron Man à la place.
Le film était censé explorer l'alcoolisme de Stark à travers une adaptation de la bande dessinée 'Demon in a Bottle', mais les dirigeants du studio l'ont minimisé par crainte de l'impact qu'un Iron Man alcoolique aurait sur le marketing et les ventes de marchandises.
Le scénariste Shane Black a conseillé à Favreau et Downey de modeler l'arc psychologique de Stark sur J. Robert Oppenheimer, qui s'est déprimé après avoir travaillé sur le Projet Manhattan.
Une version antérieure du scénario avait Justin Hammer créant plusieurs méchants, dont Ghost, une idée qui a été abandonnée mais qui a vu plus tard Ghost faire ses débuts dans le MCU dans Ant-Man and the Wasp.
Terrence Howard a été remplacé par Don Cheadle dans le rôle de James Rhodes après un différend sur le salaire ; Howard a plus tard affirmé que le studio lui avait dit que la suite réussirait 'avec ou sans' lui et a allégué que Downey avait pris l'argent destiné à lui.
Sam Rockwell, qui avait autrefois été envisagé pour jouer Tony Stark dans le premier film, a accepté le rôle de Justin Hammer sans même lire le scénario et n'avait jamais entendu parler du personnage auparavant.
Mickey Rourke a préparé son rôle en visitant la prison de Boutyrka en Russie, a proposé que la moitié de ses dialogues soient en russe, et a personnellement payé les dents en or et le cacatoès de son personnage.
L'un des vrais tatouages de Mickey Rourke disait 'Loki', le nom de son chien décédé, et Marvel l'a numériquement supprimé pour éviter la confusion avec le personnage Loki des bandes dessinées, qui devait apparaître dans Thor.
Emily Blunt était en négociations précoces pour jouer Black Widow mais a dû refuser en raison d'un engagement antérieur à Gulliver's Travels, et Scarlett Johansson a signé le même jour où Mickey Rourke a finalisé son contrat.
Scarlett Johansson s'est teint les cheveux en rouge avant d'obtenir le rôle de Black Widow, espérant convaincre Favreau qu'elle était la bonne pour le rôle.
La permission de tourner au véritable Grand Prix de Monaco a été révoquée par Bernie Ecclestone, donc l'équipe a plutôt construit des décors dans un parking du Downey Studios et a ajouté numériquement des voitures de course.
Pour les scènes de Stark Expo, un immense écran vert a été construit au barrage de Sepulveda en utilisant des centaines de conteneurs d'expédition empilés et couverts de contreplaqué peint et de plâtre.
Robert Downey Jr. a beaucoup improvisé sur le plateau, forçant le scénariste Justin Theroux à effectuer des 'acrobaties d'écriture' pour garder l'histoire cohérente, un processus tellement stressant qu'il a laissé Theroux alité avec des problèmes de dos.
La scène post-générique mettant en vedette Phil Coulson découvrant le marteau de Thor a été tournée sur le plateau de Thor et réalisée par Kenneth Branagh en utilisant des objectifs anamorphiques pour correspondre au style de ce film.
Contrairement au premier film, qui mélangeait les costumes Stan Winston pratiques avec de la CGI, Iron Man 2 s'est appuyé principalement sur des costumes générés par ordinateur, avec Industrial Light & Magic créant 527 plans et utilisant des 'costumes de football' partiellement pratiques uniquement pour les plans rapprochés.
Jon Favreau a confirmé que le sénateur Stern, joué par Garry Shandling, était nommé d'après la personnalité de la radio Howard Stern.
Le réalisateur de Spider-Man: Homecoming Jon Watts a plus tard suggéré d'établir rétroactivement un jeune garçon dans un masque d'Iron Man, sauvé par Stark dans le film (joué par le fils de Favreau Max), comme un jeune Peter Parker, une idée que Kevin Feige et Tom Holland ont tous deux soutenue.
Iron Man 2 a gagné 128 millions de dollars son premier week-end, la cinquième plus grande ouverture de tous les temps à l'époque, et a établi un record d'ouverture IMAX de 9,8 millions de dollars pour un film 2D, surpassant la marque précédente de Star Trek.
