Rückblende: Bei der ersten Mondlandung im Jahr 1969 entdecken die Astronauten auf der dunklen Seite des Mondes ein abgestürztes Raumschiff. Sein verheerendes Geheimnis sollen die Menschen erst 40 Jahre später erfahren… Nachdem Sam Witwicky (Shia LaBeouf) und sein Team um den Autobots-Anführer Optimus Prime die Deceticons erfolgreich geschlagen haben, sinnen seine Erzfeinde jetzt auf Rache – der alles entscheidende letzte Kampf steht bevor. Die Autobots werden im Weltall in die Auseinandersetzung zwischen Russland und den USA verwickelt, und das mysteriöse Raumschiff von einst offenbart nun seine Mission. Auch der monströse Roboter Shockwave, der als Diktator über den Planeten Cybertron herrscht, wird in die Kämpfe verwickelt. Das Schicksal der Menschheit und des Universums liegt in den Händen Sams und seiner Gefährtin Carly (Rosie Huntington-Whiteley)…