上次大战后，失去了首领的霸天虎潜藏在世界各地；与人类结盟的汽车人金刚在擎天柱的率领下，则是四处打擊霸天虎，捍卫地球。与此同时，男主角山姆（希亚·拉博夫饰演）已经是个准备上大学的新鲜人。准备出外求学的他，在家中打包行李时，意外的发现火种残留下的一小块碎片，且无意间被植入领导母体的知识，而这碎片中蕴含的符号，无时不刻的浮现在山姆的脑海中。在霸天虎金刚的努力下，威震天再次从海中复活，并与墮落金剛合作，希望能得到山姆脑中的符号，找到隐藏在地球上能开启的“超能源”机器的钥匙：领导母体，用来得到变形金刚所需要的永恒能源。在一次拯救山姆的行动中，擎天柱为了保护山姆而死。自责的山姆，决心要解开脑中符号的秘密，复活擎天柱，因此与苏醒的天火、前第七区探员西蒙斯等人一同前往埃及。几经波折，山姆终于解开脑中符号的义涵，寻得了领导母体；但此时霸天虎...