影片开始时,汽车人和军方正策划一场针对霸天虎的秘密战争。随着越来越多的变形金刚重新浮出水面,人们发现这些机器人在地球上的历史远比他们想象的要古老,有些官员甚至猜测是汽车人招来了霸天虎,提出要赶汽车人走。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。
擎天柱不希望让地球处于无人保护的状态下、任由霸天虎肆虐,于是他向萨姆求助,请求他当汽车人的代言人,去说服人类让汽车人留下来。萨姆拒绝了,他要上大学,想和别的人一样过正常的生活,不过他未能如愿,因为他身上的魔方碎片通过原始的能量影响着他,使他产生种种奇怪的想法和幻觉。萨姆拒绝当代言人给他自己、给汽车人以及全世界都带来了严重的后果,霸天虎的领袖威震天复活了,随之而来的还有变形金刚历史上远古的恶魔……
汽车人和人类军方正在策划一场防止霸天虎复仇的秘密战争,随着越来越多的变形金刚重新浮出水面,人们发现这些机器人在地球上的历史远比他们想象得要悠久。最早的7个“The Primes”(超级领袖),为了获取更多的能量,这群变形金刚发明了“原能矩阵”,它可以用来驱动一种从恒星吸取能量的装置(就是生产能量块Energon的装置)。“The Primes”们在茫茫宇宙中到处寻找可以为他们提供能量的恒星,但他们也共同发誓:如果那颗恒星周围有生命的存在,他们就不会对那颗恒星下手。
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蒙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。
“The Primes”们来到地球,见到了早期的人类,他们被人当做了神灵。堕落金刚想要把原能矩阵据为己有,于是他选择背叛誓言。另外6个超级领袖为了不让他得逞把原能矩阵藏在了用自己身体铸成的墓中(他们融化了自己)。堕落金刚没有停止寻找,只有“The Primes”的后代“擎天柱”可以打败他。片中主人公山姆的使命就是找到矩阵,让擎天柱复活。他和他的女朋友在朋友们的帮助下终于在埃及找到了矩阵,并让美国军方用C-17运输机将擎天柱的残骸运达那边。但与此同时,霸天虎们也发现了。由此一场恶战展开。终于,正义战胜了邪恶,山姆成功的让擎天柱复活。又打败了堕落金刚。