Os Autobots, liderados por Optimus Prime, voltam à ação com o humano Sam Witwicky (Shia LaBeouf) para derrotar os Decepticons, que estão determinados a dominar o planeta Terra. Nesta batalha, vem à tona a revelação do quanto os Transformers tiveram papel importante na conquista da Lua, envolvendo-se no desespero tecnológico dos seres humanos para ajudá-los na empreitada. Este mistério sobre a corrida espacial entre EUA e URSS e seu desfecho acaba guardando um dos segredos mais perigosos da Terra.