ไอรอนแมน 3 ฉายรอบปฐมทัศน์โลกที่กรุงปารีส ประเทศฝรั่งเศส เมื่อวันที่ 14 เมษายน 2556 และเข้าฉายในประเทศไทยในวันที่ 1 พฤษภาคม 2556 ก่อนสหรัฐอเมริกา 2 วัน โดยทำรายได้เปิดตัว 47 ล้านบาท เป็นภาพยนตร์ทำรายได้ในประเทศไทย ณ วันเปิดตัวสูงสุด ซึ่งเดิมตำแหน่งนี้เป็นของ ทรานส์ฟอร์มเมอร์ส 3 และในตอนนี้ไอรอนแมน 3 ทำรายได้ทั่วโลก 1.2 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ