Mija kilka lat od bitwy ludzi z kosmicznymi robotami, do której doszło na ulicach Chicago. Zawiązany wówczas sojusz Amerykanów i Autobotów przeciwko Deceptikonom teraz jest zagrożony. Nieliczne, pozostałe na Ziemi maszyny stają się celem tajnej jednostki CIA dowodzonej przez bezwzględnego Harolda Attingera. Współpracuje z nim Joshua Joyce, szef korporacji prowadzącej eksperymenty na kosmicznych robotach. Autoboty, które rzekomo dostały azyl, tak naprawdę również są tropione przez bezwzględnych wojowników. Tymczasem prowadzący farmę w Teksasie Cade Yeager, mechanik i wynalazca amator, kupuje zdezelowaną ciężarówkę. Okazuje się, że jego nabytek jest uszkodzonym modelem Optimusa Prime'a, przywódcy Autobotów. Gdy Yeager przywraca mu sprawność, Optimus wzywa wszystkie pozostałe przy życiu Autoboty. Śladem maszyny podąża Lockdown, pozaziemski łowca nagród. Cade, jego córka Tessa oraz jej partner Shane zostają wciągnięci w konflikt ludzi i maszyn.