擎天柱透露給山姆一個驚人的消息：邪惡的威震天意圖借助火種源的輻射力量，將地球上的所有電子產品轉化為“霸天虎”部隊，以此消滅“汽車人”并統治宇宙。要摧毀這一陰謀，唯一的辦法是將能量塊插入變形金剛首領之一的心臟。作為宇宙和平的堅定捍衛者，擎天柱已做好準備犧牲自己。

狡猾的迷亂變身成山姆女友的手機，潛入了胡佛大壩下的秘密基地。它不僅釋放了威震天，還將情報傳回了“霸天虎”的總部。紅蜘蛛得知后，立即帶領其他“霸天虎”成員，如吵鬧、襲擊、路障和旋風等，迅速趕往胡佛大壩與威震天匯合。

在這緊要關頭，大黃蜂向擎天柱發出了求援信息。在擎天柱的帶領下，爵士、鐵皮、救護車等“汽車人”成員準備與“霸天虎”展開一場決戰。人類的軍隊也加入了戰斗，共同對抗邪惡勢力。

在這場混戰中，爵士不幸犧牲，而山姆的好友大黃蜂也受到了重創。經過激烈的戰斗，威震天的機械軀體被沉入海底，而能量塊也回到了擎天柱的手中。但故事并未結束，臨陣脫逃的紅蜘蛛飛回了塞伯坦星球，計劃與其他“霸天虎”重新集結，伺機再次進攻地球。

回溯到19世紀初，Archibald Witwicky船長（維特維奇家族的先祖）在一次災難中落入了深淵，被埋藏在冰層下的機器人所救。這個機器人正是尋找火種源的威震天。威震天將火種源下落的地圖刻在了船長的眼鏡上，這副眼鏡作為家族的遺物傳到了山姆的手中。

在現代社會，中東卡塔爾的美國空軍基地遭到了狂派戰士眩暈的襲擊，他摧毀了基地并從中獲取了大量信息。眩暈還釋放了巨蝎怪\薩克巨人去追殺幸存的Lennox上尉和他的小隊。盡管美國軍方暫時打退了狂派的小規模進攻，但形勢依然嚴峻。

山姆·維特維奇購買了他的第一輛車——博派的大黃蜂。大黃蜂不僅幫助山姆贏得了愛情，還引領他找到了Archibald老船長的眼鏡。博派前來尋找這副眼鏡，因為他們知道這是追尋火種源的關鍵。他們被迫躲藏在山姆家的后院，因為第七區的特工已經闖入了山姆的家。

影片通過五條故事線平行推進，最終在一場驚天大戰中匯總。這場戰斗從胡佛大壩一直打到洛杉磯，涉及博派領袖擎天柱與狂派首領威震天之間的對決。為了追尋火種源，威震天來到地球并墜入冰層。他借助科學家的眼鏡將信息傳回了“霸天虎”。與此路障幫助迷亂潛入了美國總統的座機空中一號獲取情報。隨著故事的發展，變形金剛之間的戰斗愈發激烈，而山姆也在關鍵時刻作出了決定性的貢獻。這場宇宙戰爭的結果將影響整個宇宙的命運。