往日平靜的洛克威小鎮接連發生異常事件：農莊損毀、車輛破壞，最終連發電廠遭襲導致全鎮停電。小男孩霍加斯（艾力·馬倫斯奧配音）循著電纜線索，在森林深處發現肇事者——高達三十米的鋼鐵巨人（范·迪塞爾配音）。雖然初見時被其龐大身軀震懾，但霍加斯發現巨人因高壓電纜纏繞而被困。他選擇獨自救助這個食鐵為生的機械生命體，并通過數日接觸發現巨人純真善良的本質，兩人建立起深厚友誼。為滿足巨人的鐵質需求，霍加斯帶他秘密前往狄恩（小哈里·康尼克配音）的廢車廠。與此同時，政府探員肯特（克里斯托弗·麥克唐納配音）奉命追查鐵巨人蹤跡，其散布的恐慌性言論加劇了居民對立。當軍隊包圍小鎮并誤射原子彈時，鋼鐵巨人為保護人類伙伴與整個社區，在千鈞一發之際抓住核彈飛向太空，以自我犧牲化解了這場災難。