Une guerre sans merci oppose depuis des temps immémoriaux deux races de robots extraterrestres : les Autobots et les cruels Decepticons. Son enjeu : la maîtrise de l'univers… Dans les premières années du 21ème siècle, le conflit s'étend à la Terre, et le jeune Sam Witwicky devient, à son insu, l'ultime espoir de l'humanité. Semblable à des milliers d'adolescents, Sam n'a connu que les soucis de son âge : le lycée, les amis, les voitures, les filles… Entraîné avec sa nouvelle copine, Mikaela, au cœur d'un mortel affrontement, il ne tardera pas à comprendre le sens de la devise de la famille Witwicky : "Sans sacrifice, point de victoire !"...

Les Autobots Bumblebee, Ironhide, Ratchet et Sideswipe menés par Optimus Prime sont de retour en action, toujours contre les maléfiques Decepticons, bien décidés à se venger de leur défaite. Dans ce nouvel opus, Autobots et Decepticons s'avèrent avoir été impliqués dans la course à l'espace que s'étaient lancés les États-Unis et l'URSS. Une course qui va remonter jusqu'à Sam Witwicky, qui aura à nouveau besoin de l'aide de ses amis robots. De nouveaux Transformers rejoignent la bataille dont l'ancien Decepticons Shockwave, devenu dictateur sur la planète Cybertron alors que les Autobots et les Decepticons poursuivent leur guerre sur Terre....