作为「铁拳」系列的首部3D动画，其制作班底相当华丽，由曾负责「铁拳5」「铁拳6」及「生化危机：恶化」的Digital Frontier制作，毛利雄一（Yuichi Mouri）导演，佐藤大编剧、樋口真嗣分镜脚本，采用数码3D制作。
在片中，可以看到与「铁拳6」设定风格一致的众多熟悉角色，有凌晓雨、风间仁、妮娜、三岛一八、亚莉莎、安娜、熊猫，身分未明的神秘高中生神谷真，以及三岛财阀主力的铁拳众与风间仁的变身恶魔型态，展开充满戏剧张力的魄力武打对决。
《铁拳：血之复仇》的主人公是精通中国拳法的女高中生凌晓雨。 由于一件特殊的委托，凌晓雨潜入日本京都的国际学校，对一位名叫神谷真的少年展开调查。随后，凌晓雨发现了隐藏在“三岛财团”背后的秘密。

2131年，地球爆发大规模的世界大战，各大主要城市尽成废墟，人们流离失所。讽刺的是，这场摧毁人类文明的大战最终没有任何战胜国。幸存的人类将原来的综合管理机构改造成名为奥林帕斯的基地，以此作为幸存者的理想国。
　　少女琉南•纳兹在一座废弃城市与火力强大的人造人展开激烈战斗，危急时刻，她的前男友布里亚留斯和美丽女孩瞳带领奥林帕斯的小分队赶来营救。布里亚留斯之前在北非战场失去大部分身体，如今也被改造成机械加身的人造人。结束了枕戈待旦的日子，琉南开始迎来平静祥和的生活。她发现奥林帕斯的科技极为发达，而这里相当数量的人类是人造人。这座过分祥和的理想国让琉南心有不安，它的背后似乎隐藏着不为人知的秘密