《钢铁巨人》讲述了洛克威小镇接连发生离奇事件的故事。农场遭到破坏，汽车莫名损坏，随后连发电厂也被毁掉，整座小镇因此陷入停电和恐慌之中。小男孩霍加斯（艾力·马伦斯奥 Eli Marienthal 配音）察觉事情并不寻常，便沿着电缆一路追查，最终在森林里的发电厂发现了始作俑者——钢铁巨人（范·迪塞尔 Vin Diesel 配音）。
起初，巨大的钢铁巨人让霍加斯十分害怕，但当他发现巨人被高压电缆缠住、无法脱身后，便决定暗中救助他，而不是把这件事告诉大人。经过一段时间的相处，霍加斯逐渐了解到，外表可怕的钢铁巨人其实拥有一颗善良的心，两人也因此成为了朋友。由于钢铁巨人以铁为食，每天都需要消耗大量金属，霍加斯只好带他前往狄恩（小哈里·康尼克 Harry Connick Jr.）经营的旧车厂寻找食物。
与此同时，政府派出肯特（克里斯托弗·麦克唐纳 Christopher McDonald 配音）调查钢铁巨人的踪迹。肯特不仅四处散播有关巨人的谣言，还在发现他的行踪后调集大批军队，企图将其摧毁，丝毫不顾小镇居民的安危。危急关头，原子弹被错误发射，钢铁巨人将如何化解这场灾难？
