魔方被毁，威震天沉入深海，决定留在地球上的汽车人，似乎也终于可以歇歇脚过上悠闲日子。可忠心护主的大黄蜂，却不得不呜咽收下最新的“坏消息”：小主人萨姆（希亚·拉博夫）打算离家上大学去，雪佛兰这般剽悍显眼的外型却显然不适合一年级菜鸟。要它留守车库，成日陪萨姆的老爹老妈过家家，还不如一刀给个痛快！
不顾擎天柱的劝说，矢志和拯救世界说拜拜的萨姆，终于踏进了梦寐以求的大学校园。除了和火辣太妹梅卡拉（梅根·福克斯）的异地相恋之苦，这费用不菲的崭新生活倒也过得有滋有味。然而，藏衣服里的一块魔方碎片，却在不知不觉中操纵了萨姆的思想--各种奇特的幻觉、种种古怪的异象加上不断出现于眼前的神秘符号，都逼得他头脑发狂。
另一方面，狡猾冷酷的红蜘蛛，悄悄积累着杀戮的力量，而假死的威震天则借火种之力复活。重出江湖的它，不但决意和博派拼得你死我活，还将召来更多金刚帮手，誓在地球上掀起腥风血雨。但霸天虎集团，显然还不是地球人当前最该担心的势力。世界各地的考古研究结果，似乎都在传递着一个讯息：变形金刚在这个星球上的历史，远比人们想象的更加古老。就连七大奇迹之一的埃及金字塔，也很有可能和火种源扯上关系。影响萨姆思想的力量，仿佛同样预示着可怕的未来--赛伯坦星球创世神所创造的第一批变形金刚之一的堕落金刚，亦将粉墨登场！沉睡多年的古老凶煞来犯，小小地球哪经得起折腾狂妄？火烧眉毛危机当前，一心只想读圣贤书的萨姆，也只能先把鸡毛蒜皮的家务事先放一放......