Passaram-se dois anos desde que Sam Witwicky e os Autobots salvaram a raça humana e tentam ter uma vida normal: Sam está começando a faculdade, enquanto os Autobots trabalham com uma organização militar secreta e tentam construir uma casa para eles na Terra. Porém, um antigo Decepticon conhecido como 'The Fallen' aparece para se vingar, então Sam e sua namorada Mikaela precisam desvendar a história dos Transformes e achar um caminho para derrotá-lo.
Sam Witwicky e sua nova namorada, Carly, entram na briga quando os Decepticons renovam sua guerra contra os Autobots. Optimus Prime acredita que ressuscitar o antigo Transformer Sentinel Prime, ex-líder dos Autobots, pode levar à vitória. Essa decisão tem consequências devastadoras e a guerra parece pender a favor dos Decepticons, causando um conflito épico em Chicago.