Minęły trzy lata od czasu, kiedy młody Sam Witwicky ( Shia LaBeouf ) dokonał ocalenia Ziemi przed decydującym starciem pomiędzy dwoma wojującymi ze sobą grupami robotów. Pomimo swojej walecznej postawy Sam jest nadal przeciętnym nastolatkiem z typowymi dla swojego wieku problemami - decyzją o wybraniu drogi edukacji i pójściem do college’u, co wiąże się z pierwszą w życiu dłuższą rozłąką z dziewczyną Mikaelą ( Megan Fox ) i rodzicami ( Kevin Dunn i Julie White ). Naturalnie, z decyzją tą wiąże się jeszcze jeden problem - konieczność wytłumaczenia wyjazdu na studia nowemu przyjacielowi i opiekunowi - robotowi Bumblebee. Dla Sama nowym celem jest podjęcie nauki i próba prowadzenia normalnego uniwersyteckiego życia. Jednak, żeby móc osiągnąć ten cel Sam musi zapomnieć o swoim przeznaczeniu. O ile Sam zrobił właściwie wszystko, żeby zapomnieć o konflikcie w Mission City i przejść nad tym etapem swojego życia do porządku dziennego, bitwa pomiędzy Autobotami i Deceptikonami, chociaż pozostająca ściśle strzeżoną tajemnicą, doprowadziła do wielu zmian. Od czasu tego wydarzenia Sektor 7 został zlikwidowany a jego najbardziej lojalny żołnierz, Agent Simmons ( John Turturro ), natychmiast zwolniony. Na miejscu Sektora 7 powstała nowa agencja NEST. Wykorzystując doświadczonych dowódców, takich jak Lennox ( Josh Duhamel ) i Epps ( Tyrese Gibson ), NEST postanawia pracować ramię w ramię z Autobotami w celu uniknięcia kolejnej niosącej zniszczenie konfrontacji z Deceptikonami. Niestety Doradca ds. Bezpieczeństwa Narodowego, Theodore Galloway ( John Benjamin Hickey ) posiada ograniczoną wyobraźnię w pełnym zrozumieniu nieuchronnego niebezpieczeństwa. Wiedziony chęcią sprawowania kontroli nad każdą organizacją zajmująca się kwestiami bezpieczeństwa, a tym samym zarządzania ich potencjałem militarnym, Galloway podejmuje próbę likwidacji NEST'a w przekonaniu, że widmo wojny jest już tylko kwestią przeszłości. To właśnie jego pewność i przekonanie o tym, że ludzie nie mają już wspólnych interesów z Autobotami w ich sporze z Deceptikonami może doprowadzić do nieszczęścia. Właśnie w momencie, kiedy życie Sama w nowym akademickim otoczeniu wydaje się coraz bardziej ustabilizowane, a on sam dociera się z nowym kolegą z akademika, nieco natrętnym Leo ( Ramon Rodriguez ), jak również poznaje nową atrakcyjną koleżankę Alice ( Isabel Lucas ), jego codzienność zostaje zakłócona przez niepokojące, nagłe wizje. W obawie, że grozi mu obłąkanie, którego ofiarą padł również jego dziadek, Sam postanawia utrzymać te wizje w tajemnicy. Jednak z czasem nasilające się obrazy, symbole i tajemnicze przekazy przewijające się przez jego mózg sprawiają, że Sam nie może już pozostać na nie obojętny. Pomimo swoich precyzyjnie określonych planów, Sam po raz kolejny znajduje się w centrum śmiertelnej rozgrywki, pomiędzy Autobotami i Deceptikonami, od której zależą już nie tylko losy Ziemi, ale również całego Wszechświata. Nieświadomy swojej roli w tym konflikcie, to właśnie Sam posiada klucz do rozwiązania potyczki pomiędzy siłami zła i siłą dobra. Z pomocą przyjaciół, współpracowników z NEST'a, a nawet rodziców, Sam ostatecznie musi zmierzyć się ze swoim przeznaczeniem i prawem rządzącym losem rodziny Witwickich : Bez poświęcenia nie ma zwycięstwa!...