军方和汽车人的秘密合作计划面临被取消的危险，而重新复活的威震天和红蜘蛛引领霸天虎军队，密谋夺取能量源，企图在地球掀起又一场腥风血雨。 此时主人公萨姆（希安·拉博夫 Shia LaBeouf 饰）告别相恋的女友米凯拉（梅根·福克斯 Megan Fox 饰），要开始自己梦寐以求的大学生活了，但一切似乎都不那么顺利，一块小小的魔方碎片似乎在给予萨姆某种启示。为了获取魔方里的信息，霸天虎开始了对萨姆的追击，擎天柱为了保护萨姆而牺牲，萨姆受其感召，决定重新担负起自己的使命。 萨姆在自己室友里奥（雷蒙·罗德里格斯 Ramon Rodriguez 饰）和“机器战士”西蒙斯（约翰·托尔托罗 John Turturro 饰）的帮助下，与女友米凯拉根据魔方碎片给萨姆的提示来到了埃及，他们在金字塔里发现了能量源。而此时，霸天虎的军队也赶到了埃及。军方此时有一小队人马也在西荤斯的要求下带着擎天柱的尸体来到了埃及，善恶双方力量在那片金色的沙漠展开了殊死搏斗。

距今50多年前，一艘来自赛博坦的飞船坠落月球，由此引发了美苏两国的太空竞赛。人类争相登上月球，只为一探飞船残骸中的秘密。时间回到21世纪初，经过几番征战，汽车人终于挫败霸天虎的入侵，继而与人类合作，共同保卫美丽的地球。然而发生在切尔诺贝利的事件却将尘封已久的月球计划重新摆到桌面。为了防止霸天虎找到能量柱为非作歹，擎天柱与战友飞赴月球，更从当年的飞船中救出了汽车人的先代领导者——御天敌。御天敌是能量柱的发明者，将上百根能量柱集合在一起便可制造太空桥，实现物质的瞬间传送。忙着找工作以及和女友卡莉（罗茜·汉丁顿-惠特莉Rosie Huntington-Whiteley 饰）经营爱情的山姆（希亚·拉博夫 Shia LaBeouf 饰）无可避免地卷入其中，他渐渐发现霸天虎的操纵一切的阴谋，却不知更大的阴谋和危机隐藏在那月影背后……

讲述了地球陷入毁灭危机，以凯德·伊格尔为首的人类反抗小组，与汽车人联手反击霸天虎在内的入侵者的故事。

塞博坦星内战如火如荼，在危机时刻，擎天柱将大黄蜂派往地球，等待重新建立基地的时机。此后，大黄蜂降落在1987年的加州，谁知不仅先遭到特工杰克·伯恩斯（约翰·塞纳 John Cena 饰）的围捕，更被尾随而来的霸天虎成员殴至重伤，失去了声音的同时还丧失了记忆。另一方面，正在叛逆期的少女查莉·沃特森（海莉·斯坦菲尔德 Hailee Steinfeld 饰）阴差阳错得到了变形成大众甲壳虫的大黄蜂，双方相互试探，进而成为亲密无间的好朋友，同时也闹出了不少的笑话。好景不长，霸天虎成员粉碎和反弹球追至地球，他们先是骗取美国政府的信任，通过卫星网络找到大黄蜂的踪迹，之后更企图将霸天虎大部队召唤到这里。 逐渐恢复记忆的大黄蜂，决心凭借一己之力保护新朋友和这个美丽的蓝色星球……

　　故事发生在前作芝加哥终极决战四年后，汽车人与霸天虎从地球销声匿迹，而人类也在断壁残垣的废墟中开始了新生。然而，一群手握大权的商人联合天才科学家，意欲通过那场入侵打破壁垒，研发出他们实则难以驾驭的全新技术。与此同时，地球也遭受到了一个古老而强大的变形金刚的威胁恫吓，关乎自由与奴役的正邪史诗决战一触即发……