Ki gondolta volna, hogy egy kormányprojektnél titkos és sötét célok állnak a középpontban? Kiderül, hogy épp ez volt a helyzet a űrversenyben. Amikor megtudják, hogy egy titokzatos idegen jármű egyholdra zuhan, John F. Kennedy elnök utasította az amerikai űrhajósokat, hogy érkezzenek a kérdéses égitest felszínére, mielőtt a Szovjetunió ezt megteszi. Hamarosan Neil Armstrong és Buzz Aldrin felfedezik a jármű maradványait és több hatalmas robot-alkotó testet. Évek múlva, a Földön visszatérve, az Autobotok Optimus Prime (Peter Cullen) vezetésével harcosokként szolgálnak az emberiség védelmében a legveszélyesebb ellenséggel, önmagukkal szemben. Az irradiált Csernobili romjainál hívják őket, hogy felderítsék az idegen technológia gyanúját. Ott találnak nyomokat a régi Cybertroniai űrhajó, az Ark nyomaira, amely drága rakományt szállított: a volt Autobot vezér, Sentinel Prime, valamint számos elektronikus „oszlopot”, amelyek Cybertron és egy másik világ közötti átjáróként szolgáltak. A Transformers a holdra utazik és visszahozza mind vezetőjüket, mind az oszlopokat, de a sötétben leselkedő árnyakban, minden lépést figyelve, és az Autobotok cselekedeteit előre szemlélve a Decepticonok, élükön a megviselt Megatron (Hugo Weaving), ismét terveik középpontjába helyezik a Föld feletti hatalom megszerzését. Eközben a nemrég érettségi utáni Sam Witwicky (Shia LaBeouf) új barátnőre talált, Carly (Rosie Huntington-Whiteley), de nem kapott új munkát. Bár ismeri az Autobotokat és hősi státuszát, munkát nem talál, s mi több, szülei (Julie White és Kevin Dunn) érkeznek a városba, és biztosan lesznek, akik szóvá teszik foglalkoztatási hiányát. Szerencsére Carly jó szót szól Samnak, és főnöke, Dylan Gould (Patrick Dempsey) örömmel alkalmazza őt. De Sam Witwicky élete sosem lehet unalmas, és a közelmúlt Autobot felderítése a korábbi vezetőjükről és a radikálisan fejlődött oszlopokról – meg néhány egyéb meglepetés is, ami Sam felé sodor – valóságosan egypedig kifundálható egy gazember tervét, amely a földi emberiség végét hozhatja magával.