在地球的胡弗大坝附近。
故事由赛伯坦被威震天（Megatron）毁灭开始讲起，威震天为了找回可以为一切无生命物体注入生命能量的“火种源”（Allspark）用以称霸宇宙，只身来到了地球。可是他却不慎掉入北冰洋，被冰冻住。1897年，亚奇帕德·维特维奇船长（Archibald Witwicky）带领他的船员进入北冰洋，不慎坠入深洞，发现了威震天。不过，维特维奇却在无意间启动了威震天的定位系统，火种源的坐标被刻在了他的眼镜上。后来，美国人发现了火种源和威震天，在胡佛总统的设计下，修建了胡佛大坝来保存这两件外星物体，并秘密成立了由卸任国防部长组成的“第七区”（Sector 7）用以保守秘密。通过对威震天进行反向工程，美国获得了许多技术，诸如激光、汽车、CD唱盘等。[1]时间到了现代，其余的霸天虎（Decepticons）成员：红蜘蛛（Starscream）、眩晕（Blackout）、迷乱（Frenzy）、路障（Barricade）、推土机（Bonecrusher）、 吵闹（Brawl﹝电影错打成Devastator﹞）都纷纷登陆地球，变形伪装为各种军用/警用车辆潜伏下来（巨蝎机器人撒克（Scorponok）继续保持蝎子造型）。眩晕伪装成MH-53直升机和撒克突袭了美国在卡塔尔的军事基地，为的是利用军事网络查找威震天和火种源的下落。撒克随后追杀幸存的特种部队小分队，但是被赶来增援的美国空军A-10、AC-130大破而逃。汽车人战士（Autobot）大黄蜂（Bumblebee）为了追踪威震天和火种源的下落，也跟着来到地球，变形为1974年款的雪佛兰Camaro跑车后隐藏在人类世界中（后来因被米凯拉批评是台烂车，而摇身一变成为一台新车──2010年雪佛兰概念车），寻找维特维奇船长的后人萨姆·维特维奇。为了要接近萨姆，他便施展手段让萨姆强迫车店老板以4000美元将自己买走，当时萨姆并不知道自己购买的是一个机器人，直到某天晚上，他看见自己的车子突然自行启动，以为车子被盗而追了过去，并看到了大黄蜂的变形体，不过大黄蜂正在向其他汽车人发送信号而并没有注意到萨姆。眩晕失败后，变形成CD音响的迷乱潜入空军一号，继续寻找信息，在侵入了美国国防数据库并释放病毒后，他得知萨姆拥有能够寻找火种位置的“眼镜”，于是迷乱和警车“路障”开始追踪萨姆。路障最先找到了萨姆，他正要为难萨姆的时候，大黄蜂突然出现且轻松的打伤路障。大黄蜂开始用汽车音响与萨姆和米凯拉沟通，随后大黄蜂便带领萨姆与其他汽车人——首领擎天柱（Optimus Prime）、爵士（Jazz）、铁皮（Ironhide）和救护车（Ratchet）──会合。擎天柱向萨姆讲述了火种的作用以及来到地球寻找眼镜的原因，以及他们怎么知道萨姆持有这项眼镜的缘由。在不仅要躲避霸天虎、美国警察和萨姆家人的搜查下，擎天柱成功地拿到了眼镜并探明了火种位置，大黄蜂却不幸被政府秘密组织“第七区”的人冷冻带走了，之后萨姆等人也跟着被带往胡佛大坝接受调查。被萨姆和米凯拉打倒的迷乱再次扫描成米凯拉的手机并偷偷来到胡佛大坝所在，潜入机房，破坏制冷系统，恢复了威震天的活力。萨姆向第七区陈述了事情的前因后果，总算让他们释放了大黄蜂，大黄蜂缩小了火种，让萨姆带走，交给擎天柱。另一边，霸天虎在胡佛水坝下集合，并开始追击汽车人。国防部长凯勒和其他人在房中寻找能够请求空军F-22编队支援的无线电，迷乱却突然来袭，结果一场室内近距离枪战搏斗之后，迷乱被自己的飞镖武器扫到而死。虽然汽车人不想在人类的城市开火，但在萨姆等人的说服之下，汽车人还是决定在临近的城市中展开火种的保卫战。为了让火种不被霸天虎抢走，擎天柱等与萨姆沿着国道前往邻近的米辛市，霸天虎的“推土机”和“路障”紧接着追来，擎天柱自己脱离队伍和前者决斗，在没有人类安全的顾虑下，擎天柱以右手的能量剑斩下了推土机的头，然后赶往拉斯维加斯。威震天要霸天虎全部出动，由于红蜘蛛是飞机所以最快抵达并马上对人类进行攻击，一出场的轰炸就把铁皮炸飞并把大黄蜂的脚炸断。主角萨姆与汽车人爵士难过的看着炸断腿的大黄蜂。在主角旁的那辆未变形的跑车就是爵士，主角看着爵士并大叫：“你后退，后退！”就在汽车人战况不利的时候，霸天虎跑最慢的坦克车轰天雷在这时候第二个抵达现场，这时因汽车人战友大黄蜂断腿伤心难过的爵士决定为好友报仇，第一个狂飙冲向轰天雷。救护车和铁皮也紧跟在后。铁皮担心爵士会出事所以马上变身要与轰天雷作战，但因为爵士第一个冲，所以第一个近身与轰天雷作战。爵士顺利一脚踹掉轰天雷左手的炮管，但却被轰天雷过肩摔到对面大楼。铁皮见状马上向轰天雷发射导弹，爵士也滑到轰天雷正前面射击，同时救护车从后面用电锯用力攻击轰天雷，受到汽车人三位金刚连手夹击的轰天雷应声倒地。威震天抵达时刚好看到轰天雷倒地，气愤之下对爵士猛烈射击，且将爵士抓到大楼楼顶撕成两半。倒地后的轰天雷再度负伤战斗，最后被米凯拉载的大黄蜂击中而阵亡。带着火种跑往大楼的萨姆被威震天紧追在后，看到直升飞机的萨姆原本以为终于可以将火种源交出去，没想到却被在对面大楼楼顶守后多时的红蜘蛛发射导弹击落直升飞机，这时候威震天也用手击倒大楼屋顶追到萨姆，并打破顶楼导致萨姆掉下去。掉下去的萨姆被擎天柱接住，擎天柱与威震天搏斗。这时眩晕偷偷从后面准备偷袭擎天柱，却被兰尼克斯和他的小队以火箭炮密集轰炸之下倒下。在顾虑到人类之下，擎天柱的能力完全施展不出来，于是他要求萨姆将火种塞进他的胸膛，他要牺牲自己，此时萨姆却灵光一闪的将火种塞进威震天的胸膛，承受不了这些能量的威震天因而死去。事后，美军将机器人遗体扔进了劳伦森海沟（Laurentian Abyss），由于火种已经被毁，汽车人已经无家可归，只好留在地球。萨姆和米凯拉在发生一切之后继续过著普通的交往生活，铁皮成为伦诺克斯的座车，擎天柱也开始联系流离在外太空的其他汽车人。
