샘은 돈을 모아 집을 살 꿈을 꾸며 운전을 하며 살고 있다. 그런 샘이 릴리라는 신비한 중국여자를 만나고 폭행을 당하는 릴리를 구해 자신의 집으로 데려와 보호해 준다. 점점 릴리에게 빠져드는 샘은 릴 리가 인신매매로 인해 성매매를 강요 당하고 있다는 사실을 알게 된다. 릴리를 구하기 위해 위험한 거래를 하게 되는데….
고등학교 3학년생 트립(루카스 틸)은 고향을 떠날 궁리로 가득 차 있다. 그의 취미는 폐차된 차의 부품들을 모아 '몬스터 트럭'을 만드는 것. 어느 날, 석유 시추정 주변에서 일어난 사고로 마을에 괴생명체가 태어난다. 우연히 트립의 트럭 내부로 들어간 괴생명체는 차의 엔진이 되어 무시무시한 속도로 내달린다. 트립은 진짜 괴물이 들어간 이 '몬스터 트럭'이 마을을 떠나는 열쇠가 되어줄 거라 생각한다.
시카고에서 벌어진 오토봇과 디셉티콘의 전투로 인해 수많은 사상자가 발생하고 도시가 처참하게 파괴되자 정부는 일부 오토봇을 제외한 트랜스포머에 대해 체포령을 내린다. 시카고 사태, 5년 후 대부분의 디셉티콘이 처벌되고 오토봇 역시 모습을 감춘 상황, 엔지니어 케이드 예거는 우연히 폐기 직전 고물차로 변해있던 옵티머스 프라임을 깨우게 된다. 그리고 그의 생존이 알려지자 옵티머스 프라임을 노리고 있던 어둠의 세력 역시 모습을 드러내기 시작한다. 전세계를 새로운 위협에 몰아넣을 거대한 음모, 사상 최대 가장 강력한 적에 맞서 옵티머스 프라임과 오토봇 군단은 목숨을 건 대결에 나서는데...
