Sam (Shia LaBeouf) e Mikaela (Megan Fox) voltam a ficar na mira dos Decepticons, que desta vez precisam do rapaz vivo, já que ele detém conhecimentos valiosos sobre as origens dos Transformers e como aconteceu a história dos robôs neste planeta.

Em paralelo, os militares americanos e uma força internacional unem-se aos bons Autobots para enfrentar os vilões.