Im Jahr 2012 rettet Tony Stark New York vor den Chitauri, indem er eine Atomrakete durch das Wurmloch auf ihr Mutterschiff umleitet. Doch anders als gewohnt schließt sich das Wurmloch, bevor er zurückkehren kann – Stark stürzt auf dem Planeten Sakaar ab, wo ihn dessen Herrscher, der Grandmaster, festhält.
Als Stark in ein tödliches Rennen eingreift, um den Fahrer Korg zu retten, trifft er auf Gamora, die von Thanos ausgesandt wurde, um ihn für das Aufhalten der Chitauri zu töten. Bevor es dazu kommt, werden beide von Topaz, der obersten Vollstreckerin des Grandmasters, gefangen genommen.
Nachdem Stark von Gamoras Auftrag erfährt, beschließt er, den Grandmaster zu stürzen. Ihm gelingt die Flucht, er gewinnt Korg und Valkyrie als Mitstreiter, baut sich einen neuen Iron-Man-Anzug und fordert den Grandmaster zu einem Rennen um die Herrschaft über Sakaar heraus. Trotz aller Betrugsversuche gewinnt Stark; Valkyrie schaltet Topaz aus, wobei der Grandmaster geschmolzen wird. Valkyrie wird zur Herrscherin von Sakaar gekrönt, während Stark Gamora überzeugt, ihren eigenen Weg zu gehen – gemeinsam brechen sie auf, um sich Thanos zu stellen.
In einer Szene während des Abspanns bittet der noch immer lebende Grandmaster – nun in Pfützenform – seine Vollstreckerin Topaz, ihn wieder einzusammeln.
