当年那场惨烈的芝加哥大战，汽车人虽然成功击退了霸天虎的入侵，却也让地球人对他们失去了应有的信任与尊重。由美国中情局组建的“墓风”部队对所有的变形金刚进行无差别的猎杀，一时间汽车人和霸天虎全都在地球不见了踪影。某天，居住在得州的落魄机械发明家凯德·伊格（马克·沃尔伯格MarkyMark饰）买回来一辆破旧的卡车车头，谁知那竟是处在休眠中的汽车人首领擎天柱。嗅到气息的墓风部队蜂拥而至，苏醒后的擎天柱救走了凯德一家，也和散落在各个角落的汽车人相继取得联系。另一方面，疯狂的人类科学家从变形金刚的残骸中获知了他们变形的秘密，并企图借此制造出人造金刚，而脱胎自威震天的惊破天正是他们的得意作品以及催命死神。新一轮的危机卷土而来，地球面临更大的灾难……

美军一名飞行员在南美洲的原始森林失踪了，那里盘踞着不怎么友好的当地游击队。美军特种兵少校达奇（阿诺•施瓦辛格ArnoldSchwarzenegger）率领部下亲自前往搜救。他们在森林里很快就发现了失踪的飞行员的尸体，死状恐怖。大家都认为那是当地的游击队干的，愤怒的队员开始寻找当地游击队的基地，要为同伴报仇。然而当他们发现当地游击队的营地时，发现当地人也被一种恐怖气氛所笼罩着。随后，队员们相继被袭击身亡，但每次都没发现敌人的半个影子。对方就像凭空隐形了一样。孤身一人的达奇决心凭自己的力量面对这股神秘恐怖的力量……

当年那场惨烈的芝加哥大战，汽车人虽然成功击退了霸天虎的入侵，却也让地球人对他们失去了应有的信任与尊重。由美国中情局组建的“墓风”部队对所有的变形金刚进行无差别的猎杀，一时间汽车人和霸天虎全都在地球不见了踪影。某天，居住在得州的落魄机械发明家凯德·伊格（马克·沃尔伯格MarkyMark饰）买回来一辆破旧的卡车车头，谁知那竟是处在休眠中的汽车人首领擎天柱。嗅到气息的墓风部队蜂拥而至，苏醒后的擎天柱救走了凯德一家，也和散落在各个角落的汽车人相继取得联系。另一方面，疯狂的人类科学家从变形金刚的残骸中获知了他们变形的秘密，并企图借此制造出人造金刚，而脱胎自威震天的惊破天正是他们的得意作品以及催命死神。新一轮的危机卷土而来，地球面临更大的灾难……

意图征服一切的霸天虎全员出击，塞伯坦即将陨落，B-127（迪伦·奥布莱恩DylanO’Brien配音）临危受命前往地球。在1987年的加州，B-127不仅遭到特工伯恩斯（约翰·塞纳JohnCena饰演）的追捕，更被闪电（大卫·索博洛夫DavidSobolov配音）殴至重伤，语言模块和记忆模块严重受损。B-127变形为大众甲壳虫，被失去了父亲（蒂姆·马丁·格利森TimMartinGleason饰演）的查莉·沃森（海莉·斯坦菲尔德HaileeSteinfeld饰演）发现并开回家。查莉为B-127取名大黄蜂，双方成为亲密无间的好朋友。然而好景不长，反射弹（贾斯汀·塞洛克斯JustinTheroux配音）与粉碎（安吉拉·贝塞特AngelaBassett配音）追至地球，利用美国军方的卫星网络追踪到大黄蜂，并企图将霸天虎大部队召唤到这里。为了阻止反弹射和粉碎，大黄蜂和他的新朋友一起踏上了保卫这个蓝色星球的征途……

故事重返上世纪90年代，终极反派宇宙大帝（科尔曼·多明戈ColmanDomingo配音）从天而降，驱使以天灾（彼特·丁拉基PeterDinklage配音）为首的恐惧兽掀起地球危机。绝境之中，蛰伏许久的巨无霸终觉醒，联合汽车人变形出发，一场前所未有的决战即将上演。