Medan han packar för college hittar Sam Witwicky (Shia LaBeouf) en skärva av "All Spark", den tidigare förstörda kuben som kan få mekaniska föremål att förvandlas till robotar. Föremålet fyller snart hans huvud med mystiska utomjordiska symboler, flera gånger så att han förlorar kontrollen över sig själv medan han skyndsamt ristar ned sina visioner på vilken yta som helst som finns tillgänglig. Under tiden är en Decepticon känd som Soundwave i omloppsbana runt jorden. Han avlyssnar en regerings sändning som avslöjar både platsen för en annan skärva av All Spark och den vilande platsen för Decepticonens avlidna ledare, Megatron. Fråd han räddats och återuppväcks, återvänder Megatron till Mars där han träffar The Fallen, en gammal Decepticon som en gång regerade över jorden för århundraden sedan. Endast Optimus Prime:s död och förvärvandet av Matrix of Leadership -- dess vilande plats kodad i de symboler som Sam föreställer sig -- kommer att tillåta The Fallen att återvända till jorden och fullfölja sitt uppdrag att förinta planeten en gång för alla.