Produkcja Rozwój projektu upright=0.8|mały|Shane Black, reżyser filmu Po wydaniu filmu Iron Man 2 i przejęciu Marvel Entertainment przez The Walt Disney Company pojawił się problem dotyczący dystrybucji trzeciej części, do której prawa posiadało Paramount Pictures. W październiku 2010 roku poinformowano, że Walt Disney Studios zapłaci Paramountowi przynajmniej 115 milionów dolarów za prawa do dystrybucji. W tym samym miesiącu zapowiedziano, że film będzie miał swoją amerykańską premierę 3 maja 2013 roku. W grudniu reżyser pierwszej i drugiej części, Jon Favreau, poinformował, że nie powróci na stanowisko reżysera Iron Mana 3. Pozostał on jednak producentem wykonawczym. Jeszcze w tym samym roku Robert Downey Jr. skontaktował się z Shane’em Blackiem proponując mu napisanie scenariusza i wyreżyserowanie filmu. W lutym 2011 roku Black prowadził rozmowy z Marvel Studios. W marcu poinformowano, że zajmie się on reżyserią i napisze scenariusz wspólnie z Drew Pearcem. W kwietniu 2012 roku poinformowano, że film będzie wyprodukowany we współpracy z Chinami.