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长组成的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长的警觉，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，而它现在的拥有者萨姆由此成为了“霸天虎”攻击的目标。
萨姆是一个生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，萨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。载着萨姆的大黄蜂帮助萨姆交上了漂亮的女朋友，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。
擎天柱告诉萨姆，邪恶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。
狡猾的迷乱变成了萨姆女友的手机，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，萨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，萨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，破损的能量块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，伺机重新杀回地球，与“汽车人”再战一场。
【首领PK】
异形战机威震天
在许多变形金刚迷的记忆中，威震天变形后是一把手枪，但是在这部电影中，他变形之后是一架硕大无比的异形喷气机。威震天在本片中表现出的战斗力之强堪称独步江湖，即使是擎天柱也不是他的对手，在最后的大决战中几乎被威震天打残。而全片最“血腥”一幕同样由威震天制造，其时他变成喷气战机将爵士掠上天空，急降后变回机器人形将爵士拦腰截断。
经典重现擎天柱
毫无疑问，汽车人的一代领袖擎天柱是最具人气的变形金刚，他稳重、睿智、勇敢和富于同情心的个性深得众粉丝的爱戴。而在这部电影中，擎天柱不管是18个车轮的载重汽车造型，还是机器人形，甚至连变形过程和声音都和20年前的 动画片如出一辙，唯一的区别在于，当年的动画片是二维创作，今天的电影则是全三维制作，在“工业光魔”的先进特效技术的配合下，擎天柱的每一个变形动作都可以看得清清楚楚。
【军团PK】
首先在本集中出现的“变形金刚”并没有我们想象中那么多。
在“霸天虎”的队伍中，首先出场的是变形为一架武装直升机的“旋风”，他的搭档则是擅长“土遁”的“毒蝎”。在他们之后出场的是另一对搭档——变形为警车的“路障”和擅于窃取情报的“迷乱”，正是因为“迷乱”的存在，被美军秘密基地囚禁的“霸天虎”首领“威震天”才得以复活。除此之外，先后亮相的还包括变形为F22战机的“红蜘蛛”、变形为主战坦克的“吵闹”以及变形为扫雷车的“袭击”。
在“汽车人”的队伍中，出场的变形金刚比“霸天虎”更少。率先亮相的是最具亲和力的“大黄蜂”，导演迈克儿·贝在参观过赞助商GM公司的 新车展示会之后，当即决定将原版大黄蜂——大众甲壳虫换成现在的雪佛兰新车Camero。在大黄蜂之后，还有经典角色“爵士”、“铁皮”以及由捍马大吉普变成的“救护车”。
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