Sam Witwicky (Shia LaBeouf) evitó con éxito el enfrentamiento entre los Decepticons y los Autobots y salvó al mundo. Dos años después, aunque es considerado un héroe, sigue siendo un adolescente con ansiedad por ir a la universidad, especialmente por dejar a su novia Michelle (Megan Fox) y a sus padres por primera vez. También tuvo que explicarle al Transformer Bumblebee, quien se quedó atrás para protegerlo, que no quería que fuera a la universidad con él porque Sam solo quería vivir una vida universitaria normal, pero al hacerlo, tenía que dejar de lado su destino. Mientras Sam intenta olvidar lo más posible que alguna vez estuvo involucrado en la guerra de Transformers, la guerra provoca muchos cambios. El gobierno cerró el Distrito 7 y el leal Simón (John Turturro) fue despedido. Una unidad llamada NEST reemplazó al Distrito 7. Utilizaron la experiencia del teniente coronel Lanos (Josh Duhamel) y Epps (Tyrese Gibson) luchando contra los Decepticons para trabajar con los Autobots y evitar que los Decepticons asolaran la tierra nuevamente. Desafortunadamente, los asesores miopes de la Agencia de Seguridad Nacional del gobierno de Estados Unidos no quieren nada más que controlar todas las unidades de defensa estadounidenses y sus capacidades. Al mismo tiempo, consideraba que NEST era una unidad irrelevante ya que los Decepticons ya no representaban una amenaza, por lo que planeaba cerrar NEST. Él cree que los humanos no deberían verse involucrados en la disputa entre los "Autobots" y los "Decepticons".
Cuando Sam finalmente se deshizo de sus padres que habían estado pensando en él y llegó a su dormitorio, descubrió que su compañero de cuarto Leo (interpretado por Lehman Rod Criss) no solo era una persona obsesionada con las computadoras. es un otaku y hace todo lo posible por dejar ir a la belleza universitaria Alice (Isabel Lucas). En ese momento, la mente de Sam de repente pareció ser alcanzada por un rayo y vio escenas que pasaban ante sus ojos. Tenía miedo de estar tan loco como su abuelo y al principio se negó a contar el secreto. Más tarde descubrió que los símbolos que aparecían en su mente no podían ser ignorados. Ahora, sus planes originales para una vida normal se han quedado en nada. Sam se ve nuevamente involucrado en la batalla entre los "Autobots" y los "Decepticons", esta vez afectará el destino del universo entero, pero Sam no sabe que la clave de la batalla entre el bien y el mal está en sus manos. . Pero con la ayuda de sus buenos amigos, sus camaradas de NEST e incluso sus padres, Sam finalmente aceptó la responsabilidad inherente de la familia Witevich, ya no eludió las responsabilidades que debía asumir y comprendió verdaderamente que no hay sacrificio sin sacrificio. No tiene sentido ganar.