Utopiony wynalazca imieniem Cade Yeager (Mark Wahlberg) pracuje w swojej szklarni i domu w Teksasie, próbując wiązać koniec z końcem poprzez naprawianie różnych drobiazgów dla sąsiadów i mieć nadzieję na wielką fortunę dzięki kolejnej, wielkiej robotycznej wynalazkowi. Robi też, co może, aby dbać o swoją siedemnastoletnią córkę Tessę (Nicola Peltz), której studia zależą od nieistniejących finansów rodziny. Pewnego dnia Cade kupuje zardzewiały, zniszczony ciężarówkę i podczas prób naprawy zostaje zaskoczony odkryciem, że to w rzeczywistości Optimus Prime (głos Peter Cullen), przywódca Autobotsów, który został de facto wygnany przez ludzkość. Świat wciąż przeżywa skutki zniszczeń, jakie wyrządzili Transformersi, zwłaszcza w mieście Chicago, i poszukuje ich na całe głowy. Przyjaciel Cade’a, Lucas (T. J. Miller), wolałby oddać Transformera w ręce, a telefoniczna rozmowa wywołuje przybycie państwowej ekipy szpiegów, mającej odebrać „zagrożenie bezpieczeństwa narodowego” bez nakazu. Cade, jego córka i Lucas ledwo uciekają dzięki umiejętnościom jazdy Tessy’ego chłopaka Shane’a (Jack Reynor). Czterech razem z Prime’em znajduje się na tropie rządu i jego tajnego współpracownika, eleganckiego łowcy nagród Transformera o imieniu Lockdown (głos Mark Ryan). Tymczasem udany przedsiębiorca robotyczny o imieniu Joshua Joyce (Stanley Tucci) tworzy własnych Transformerów, w tym szybki Stinger i potężny Galvatron (głos Frank Welker).