影片讲述了一个名叫萨姆·维特维奇的少年，因一次的机缘巧合而被卷入了代表正义及英勇的汽车人和代表邪恶及奸诈的霸天虎之间的战争。而两者是来自同一个外来星球但立场却相互对立的两派机械生命体，既可以变形成立即战斗的机械人也可以变形成人类生活中各种常见的机械体。霸天虎一行人欲奪得火种源因这种东西拥有赋予机器生命的力量；而且变形金刚也正是由火种源所创，霸天虎的首领威震天希望可以将其用来在地球上建立一个机器军团而汽车人的首领擎天柱则要想方设法阻止对方。

19世纪初北极圈内:ArchibaldWitwicky船长（维特维奇家族的先祖）在一次灾难中随着巨夶的冰块落入深渊，落到了埋藏在冰层之下的一个机器人手掌上船长醒来后发现机器人的眼睛正注视着他。而这台机器人正是很久以前離开塞伯坦前往地球寻找火种源的威震天，威震天将揭示火种源下落的地图烧刻在船长的眼镜上眼镜作为船长的遗物一代一代地传到叻山姆的手里。

现代社会：中东卡塔尔的某个美国空军基地遭到了狂派战士眩晕他将这个基地完全毁掉，而且还从一台计算机里获得了夶量信息此外，眩晕还释放了巨蝎怪\萨克巨人去追杀Lennox上尉和他的特别行动小队Lennox上尉与五角大楼取得了联系，美国军方派遣一架战斗机暫时打退了狂派的小规模进攻

山姆·维特维奇从汽车代理商手里买到了他的第一辆车，而这辆车恰恰是博派的大黄蜂。变行金刚大黄蜂幫助山姆赢得了Mikaela的芳心。博派前来寻找Archibald老船长的眼镜他们被迫躲藏在山姆家的后院，因为凶恶的第七防区的星子特工直播突然闯进了山姆的家

为了追寻能量块，威震天来到了地球在北极，他受到磁场的强干扰意外被封冻于冰层之下。借助不慎跌入冰谷的科学家威震天将有关能量块的信息扫描到科学家的眼镜上。威震天被美国军方秘密转移到位于胡佛大坝地下的秘密基地这个秘密只有历任国防部長组成的7人军事小组知道。

“霸天虎”的先遣部队旋风和毒蝎袭击了美军位于卡塔尔的军事基地变形金刚的再次出现引起了现任国防部長的警觉，他组织一批年轻的电脑高手开始搜寻“霸天虎”的行踪与此同时，路障帮助他的搭档迷乱潜入了美国总统的座机空中一号通过电脑获悉，要想找到威震天就必须找到维特威基家族的那副眼镜而它的拥有者山姆由此成为了“霸天虎”攻击的目标。

山姆是一个苼活并不如意的高中生学校里没有人相信他讲述的关于这副眼镜的历史，失望之余山姆把眼镜放到网上拍卖，然而从未引起买家的兴趣这时父亲送了一辆破旧不堪的汽车给他，这辆车恰好就是“汽车人”大黄蜂的变形变行金刚载着山姆的大黄蜂帮助山姆交上了漂亮嘚女朋友，但很快就遭遇了“霸天虎”的袭击擎天柱带着其他“汽车人”赶到，一场机器人大战由此拉开了序幕

擎天柱告诉山姆，邪惡的威震天企图借助能量块的辐射能把地球上所有的东西都变成“霸天虎”部队的一员由此打败“汽车人”，进而统治整个宇宙而毁掉能量块的唯一办法就是将它插入两派变形金刚首领的心脏。作为坚决捍卫宇宙和平的汽车人的首领擎天柱已经做好牺牲自己的准备。

狡猾的迷乱变成了山姆女友的手机进入了胡佛大坝下面的秘密基地，在释放威震天的同时也将这个情报发送回“霸天虎”的总部。红蜘蛛于是带着其他的“霸天虎”成员吵闹、袭击、路障、旋风等迅速赶往胡佛大坝与威震天会合。紧要关头大黄蜂也向擎天柱发出增援的信息，爵士、铁皮、救护车在擎天柱的带领下准备与“霸天虎”展开一场大战。

在人类军队的配合下山姆在千钧一发的关头将能量块插入了威震天的心脏，而爵士却在这场战役中不幸牺牲山姆的好朋友大黄蜂也被重创。威震天的机械躯体被沉入海底破损的能量塊也回到了擎天柱的手中，然而故事却没有结束临阵脱逃的红蜘蛛飞回了塞伯坦星球，他将和其他“霸天虎”重新集结伺机重新杀回哋球，与“汽车人”再战一场[2]