Сэм Уитвики, обычный парень, покупает автомобиль, который оказывается живым роботом-трансформером, известным как Бамблби. Сэм узнает о войне между двумя фракциями трансформеров – добрыми автоботами, представляющими Оптимуса Прайма, и зловредными десептиконами, возглавляемыми Мегатроном.
Вскоре становится ясно, что Сэм обладает картой, указывающей на местонахождение Аллспарка – источника энергии, способного восстановить могущество трансформеров. Автоботы стремятся защитить человечество, в то время как десептиконы планируют использовать Аллспарк для восстановления своей планеты и поработки Земли.
В ходе фильма происходят эпические сражения в городах и на пустынных просторах, в том числе сцены в Шанхае и в Лос-Анджелесе. Финальный бой разворачивается в городской битве, где Оптимус Прайм сражается с Мегатроном. Сэм, с поддержкой автоботов, играет ключевую роль в остановке зловредных планов десептиконов, и фильм заканчивается с победой автоботов. Тем не менее, завершение фильма также намекает на то, что война между трансформерами еще не завершена, и будущие угрозы могут возникнуть.