《鋼鐵人 3》大部份的戲是在 North Carolina (北卡羅萊納州) 拍的。其它的拍攝地點有 Florida (佛羅里達州) ，Los Angeles (洛杉磯) 和大陸。攝影師 John Toll 使用的攝影機是 ARRI Alexa。後期的 2D 轉 3D 由 StereoD 負責。總共有 17 家公司參予特效製作，分別是: Weta Digital, Digital Domain, Scanline, Trixter, Framestore, Luma Pictures, Fuel VFX, Cantina Creative, Cinesite, The Embassy, Lola, Capital T, Prologue 和 Rise FX。特效總監 Chris Townsend 負責這 17 家公司之間的協調工作，也看管整個特效的製作流程。
分工
因為製作時間短，卡數多，所以像主角鋼鐵衣: 馬克 42 ( hero suit: MK 42 ) 的特效，就須要多家公司同時製作。Digital Domain 負責統整馬克 42 的整體造型。但，有其它六七家公司也同時須要馬克 42 的模型，這些公司就參考我們提供的照片，建造自己版本的模型，繼續往下製作。而不同公司之間的統整，是靠互傳 OBJ 檔，比對材質樣貌與表演風格來維持的。
扭傷腳
小勞勃道尼在拍片時有扭傷腳，有六個禮拜的拍攝時程被打亂。這時特效就來解救大家了，face replacement (臉部替換) 與 body doubles (動畫假人) 就派上用場了。最後一場小勞勃道尼在海邊的戲，就是靠動畫假人拍的。拍攝時，因為知道要用特效處理，所以拍空景，收集燈光、鏡頭資訊就很重要。
真實鋼鐵衣
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拍攝現場，演員有時會穿上 Legacy Effects 製作的真實鋼鐵衣。馬克 42 和鋼鐵愛國者都有真實的版本。雖然最後，真實鋼鐵衣會被換成動畫鋼鐵衣，但拍攝時，衣服的比例、光在衣服上產生的變化，都是非常寶貴的參考資料。真實鋼鐵衣也會限制演員的動作，但這種表演反而是正確的。
鋼鐵衣組合
為了趕上 Comic-Con 的宣傳期，鋼鐵衣組合的宣傳影片必須在開演前十個月完工。這段特效是由 Trixter 接下，他們在 2012 年五月接到通知，六月底就必須交出影片。Third Floor 負責設計整個橋段的 previs (預覽動畫)，Trixter 負責設計鋼鐵衣零件、lookdev (打光後的材質樣貌)、以即最後的合成。Trixter 特效總監 Alessandro Cioffi 說: 有時候很好笑，會有同事說哪個零件很像廚房工具或是咖啡機之類的，我們就會重新設計，讓零件看起來更酷，更有功能性。最後，我們總共製作了 24 個零件。
這場戲最困難的地方是，零件組合成鋼鐵衣的過程中，小勞勃道尼是穿著戲服，他無法穿傳統的 MoCap tracksuit (動態捕捉定位服) ，所以 Trixter 團隊只能在他身上放上定位點，靠那些點定位。Trixter 團隊只有 70 人，並不算多，他們使用 Maya 和 RenderMan 來製作，但打光時轉換成 Katana。Katana 在這次特效製作中扮演很重要的角色，因為公司之間 asset 必須共享。
房子攻陷
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負責這場戲的是 Scanline，跟前幾集一樣，房子的外觀都是用動畫作的。為了讓房子被攻擊時，能直接掉入海裡，他們重新雕塑了懸崖。內部的戲，房子斷成兩截，是用液壓機械 ( hydraulics ) 製作的，配上實拍的碎塊、煙、和彈孔。Scanline 再加上更多的特效碎塊，以即用 Nuke 合上鋼鐵人的動畫。房子斷裂後，底下的海水和煙是用 Flowline 製作的。
35 件鋼鐵衣
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Marvel (漫威 / 舊譯: 驚奇) 的美術部門畫了不同版本的鋼鐵衣設定圖 ( 包含正反面 )。Digital Domain 用這些畫建了 14 個高精細度，包含燈光設定與材質的 3D 模型。而把畫轉成模型最具挑戰性的是，要讓模型能正常運作 (手能彎、腳能抬)，所以，許多模型的比例與零件都須重新作修正。完成後，這 14 個模型就交給 Weta Digital，他們再把這 14 個模型延伸成 35 件高精度的鋼鐵衣。原本預設是只要 14 件高精細度模型，背景用低精細度的就好了，但最後決定 35 件全都製作成 hero suit ( 主角版 / 高精細度版 )。
高空掉落
開拍前，特效總監 Chris Townsend 和第二組導演 Brian Smrzs 就決定用真實演員，實拍的方式拍這場戲。Digital Domain 特效總監 Erik Nash 說: 用綠幕拍高空掉落，通常效果都不好，因為觀眾都知道高空掉落的畫面應該長什麼樣子。這場戲的演員是 Red Bull 跳傘隊的成員，攝影師也是，他們乘座 20 人座的飛機，從 13000 英呎處跳下。
Digital Domain 把除了演員以外的所有東西都換成動畫的，20 人座飛機換成空軍一號，底下北卡羅萊納州的場景換成佛羅里達州的場景，也加了雲和天空，讓演員像是從 30000 英呎的地方掉落，而不是從 13000 英呎處。Erik Nash 說: 這是我做個最難的去背工作，人在掉落時，衣服會亂啪、頭髮會亂甩 - 長髮女生以時速 120 公里掉落，亂甩程度可想而知。所有演員的身型、衣著、頭部，都有讓 4DMax 掃描過，以方便製作動畫假人 ( 這家公司也承包片中所有 LIDAR、掃描、動畫假人的業務 )
岩漿
Extremis (絕境病毒) 岩漿在人裡流竄的特效是 Framestore 負責的，Framestore 特效總監 Mark Bakowski 說: 我們要製作的特效，不是一個皮膚表層的特效，而是身體內部到外的特效。所以，必須建造骨骼、肌肉、血管的模型，模型與實拍角色之間的 matchmoving 也很重要。皮膚與血管之間的距離也修正了許多次，找到打光上去最好看的距離。檔案最後變的很重，必須存成 Maya Ascii 因為已超過 Maya Binary 的 2G 限制。
建造海港
Weta Digital 建造整個海港，包含怪手、貨櫃、場景的 dressing ( 小物件點綴 )。但他們花最多時間在研究如何讓算圖最有效率。像前景的怪手由 46,000 個物件，三百萬面組成，背景的怪手由 692 個物件，46,000 面組成。
Deep compositing 也提升了許多效率，特效總監 Williams 說: 我很難想像這場戲沒有 deep compositing 會怎樣。這場戲算圖非常久，但我們可以在動畫還沒完成前就先算圖，因為 deep compositing 會幫你處理 hold-outs (挖遮罩) 只要鏡頭不動，動畫可以不斷修正，流體模擬也不用重做。