Tony Stark (Universo cinematográfico de Marvel)
Jon Favreau, quien fue seleccionado para dirigir la primera película de Iron Man, sintió que el pasado de Downey lo convirtió en una opción adecuada para el papel, y que el actor podría hacer de Stark un "imbécil simpático", pero también representa un auténtico viaje emocional una vez que se ganó a la audiencia. En última instancia, sin embargo, Downey terminó siendo la elección que el estudio hizo para el primer personaje en su extenso universo cinematográfico. Favreau también se sintió atraído por Downey por su actuación en Kiss Kiss Bang Bang, con Downey conversando frecuentemente con el director de esa película, Shane Black, sobre el guion y el diálogo en Iron Man.
Iron Man 3
En septiembre de 2011, Marvel Studios llegó a un acuerdo de rodar la película principalmente en los EUE/Screen Gems Studios en Wilmington, Carolina del Norte. Míchigan también estuvo en disputa para albergar la producción, pero la Oficina de Cine de Míchigan no pudo igualar los incentivos fiscales de Carolina del Norte. En abril de 2012, Ben Kingsley entró en negociaciones para interpretar un villano en "Iron Man 3". La semana siguiente, el productor Kevin Feige reveló que la película comenzaría a rodarse en Carolina del Norte "dentro de cinco semanas," y dijo que "es una película totalmente centrada en Tony Stark [...] bastante inspirada por la primera mitad de "Iron Man" [...] Está despojado de todo, acorralado contra la pared, y tiene que usar su inteligencia para salir de allí. No puede llamar a Thor, no puede llamar a Cap, no puede llamar a Nick Fury, y no puede buscar al Helitransporte en el cielo." Unos días después, The Walt Disney Company China, Marvel Studios y DMG Entertainment anunciaron un acuerdo para coproducir "Iron Man 3" en China. DMG en parte financió, produjo en China con Marvel, y se encargó de asuntos de coproducción. DMG también distribuyó la película en China en conjunto con Disney.