Boxen war gestern – Roboterboxen ist heute. Charlie Kenton (Hugh Jackman) war ein äußerst erfolgreicher Profi-Boxer, bis Roboter die Menschen im Ring ablösten. Heute ist er nur noch ein kleiner Promoter, der versucht, mit alten Robotern der ersten Generation genug Geld zu verdienen, um im Untergrund von einem Wettkampf zum anderen zu tingeln und sich irgendwie durchzuschlagen. Charlies unabhängiges Leben auf der Straße wird gestört, als sein Sohn unerwartet auftaucht. Dieser wird nach dem Tod seiner Mutter an Charlie übergeben, ist mittlerweile Teenager und voller Abneigung gegen seinen Vater, den er bisher nicht kannte. Doch gezwungenermaßen muss Max nun mit Charlie auf Tour gehen. Eines Nachts, als sie auf einem Schrottplatz nach neuen Ersatzteilen suchen, entdeckt er, begraben im Schutt, einen verlassenen Roboter: Atom. Als Max herausfindet, welche einzigartigen Fähigkeiten sein neuer Freund mit sich bringt, beginnt Charlie Atom zu trainieren, um es mit ihm noch einmal allen zu zeigen – bei der Real Steel World Championship. Gleichzeitig wird ihm aber auch klar, dass es hier nicht nur um sein Comeback im Ring geht, sondern vor allem um eine letzte Chance bei seinem Sohn.