十年前，麦克（克里斯•波特 Chris Potter 饰）和他的搭档黑猩猩明奇侦探界的明星搭档，他们屡破奇案。但一次任务的失利却使得麦克心灰意冷，于是他退出了侦探界，专心照顾他的女儿阿梅利亚；而明奇也加入了马戏团开始了它的新生活。转眼间，阿梅利亚（艾玛•罗伯茨 Emma Roberts 饰）12岁了，凭借聪明的头脑她改进的钻孔机获得了国家科学奖，更获得了法尔里博士（理查德•坎德 Richard Kind 饰）邀请前往日本参加研讨会。然而法尔里博士其实另有阴谋，麦克和明奇这对老搭档必须再战江湖，救出身陷囫囵的阿梅利亚！
当年那场惨烈的芝加哥大战，汽车人虽然成功击退了霸天虎的入侵，却也让地球人对他们失去了应有的信任与尊重。由美国中情局组建的“墓风”部队对所有的变形金刚进行无差别的猎杀，一时间汽车人和霸天虎全都在地球不见了踪影。某天，居住在得州的落魄机械发明家凯德·伊格（马克·沃尔伯格 Marky Mark 饰）买回来一辆破旧的卡车车头，谁知那竟是处在休眠中的汽车人首领擎天柱。嗅到气息的墓风部队蜂拥而至，苏醒后的擎天柱救走了凯德一家，也和散落在各个角落的汽车人相继取得联系。另一方面，疯狂的人类科学家从变形金刚的残骸中获知了他们变形的秘密，并企图借此制造出人造金刚，而脱胎自威震天的惊破天正是他们的得意作品以及催命死神。
新一轮的危机卷土而来，地球面临更大的灾难……
