故事发生在前作芝加哥终极决战四年后，汽车人/博派（Autobots）与霸天虎（Decepticons）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，一手握大权的商人联合天才科学家，意欲通过那场入侵打破地球上的技术壁垒，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，正一触即发。
——各个汽车人被人类在禁闭的帮助下逐一杀死
——Tessa的父亲Cade从兄弟那里得到了一辆废弃卡车，结果竟然发现他是汽车人，便打算将其拆开，之后再转交中情局。结果这个汽车人是由擎天柱变来的，Cade决定修好他。没想
到中情局不请自来，逼父女两交出擎天柱。擎天柱受不了这场面，便现身救他们。Tessa擎天柱汽车的男友Shane也开着车来帮忙。四人在逃离过程中，Caed的兄弟不幸死于禁闭的。三人继续逃去汽车人的集中地（途中擎天柱换成了预告片中的样子）。
与此同时，Joshua的公司发明了人类的变形金刚——由威震天修改而来的惊破天以及由其他变形金刚修改来的变形金刚。三人与汽车人来到了该公司，擎天柱们看见了人类残忍地伤害自己的同胞，就冲进去想Joshua算账，Joshua说他们只是用汽车人的尸体来研究。擎天柱他们只好走了。
路上，擎天柱遭到了惊破天（当他是威震天时的记忆还在）等人的攻击，最终擎天柱被禁闭的飞船吸走（连同Tessa），被夺走了火种。其他的汽车人紧接着上了飞船救出了他们（还拿走了一艘装有机械恐龙的飞船，去了香港）。火种最后被禁闭交到了Joshua手上。
Joshua带着自己发明的变形金刚与火种也来到了中国（之后去了香港），惊破天发现机会到了便马上“奴化”其他变形金刚成为他的手下，去了香港。
在香港的大战开始了。汽车人因人数上不占优势，在将Joshua与他手上的火种接上飞船时，
飞船被炸向了山谷。擎天柱只好将机械恐龙放出来，并劝说他们帮助他。在机械恐龙的帮助下解决了许多霸天虎。火种发出了信号吸引禁闭开着飞船也来到了香港，不断地将地面的金属到处砸，其他汽车人都不想再战了，只有擎天柱孤身冲向飞船，禁闭下了飞船，在Tessa、Shane、Cade的帮助，擎天柱杀死了禁闭，并将火种带到了宇宙、向变形金刚的造物主警告——不要再进攻地球了