Den kiksede Sam sparer op til at købe en bil, så han kan imponere den lækre Mikaela. Han ender med at købe en robot i forklædning, en venligsindet Autobot, som har til opgave at beskytte Sam, da han, uden sin vidende, ligger inde med oplysninger om beliggenheden af en ældgammel energikilde, Urgnisten, der både kan skabe og ødelægge liv. Men de onde Decepticon-robotter leder også efter Urgnisten og nu står det endelige opgør mellem de gode og onde robotter. Et opgør, der kan få katastrofale konsekvenser for menneskehedens fremtid!

Slaget om jorden er vundet og lederen af de onde Decepticoner Megatron er død. Så alt ånder tilsyneladende fred og idyl for menneskene og de gode Autobotter. Men Starscream, Decepticonernes nye leder, er på vej mod jorden for at kidnappe den unge Sam Witwicky, og til Autobotternes store frygt er Megatrons krop blevet stjålet. Nogen planlægger at genoplive den mægtige Decepticon og det må forhindres for enhver pris.

Sam Witwicky har holdt lav profil med sin kæreste Carly siden sit sidste intermezzo med Transformers-robotterne, men da en farlig hemmelighed dukker op på den mørke side af månen, må han igen hjælpe de gode autobotter i kampen mod decepticonerne, der ønsker at tage magten over jorden og menneskeheden. Som konflikten mellem de forskellige Transformers eskalerer, kommer Chicago i fare for at blive udslettet af kæmperobotterne, og Sam sætter alt ind på at redde sig selv, sine kære og byen.

Der er gået fem år, siden slaget mellem de gode autobots og de onde decepticons lagde Chicago øde. Regeringen har i mellemtiden bygget deres egne robotter, der skal gøre det af med alle overlevende Transformers. Da opfinderen Cade finder en skrottet sættevogn, som viser sig at være autobotten Optimus Prime, får han og hans teenagedatter, Tessa, såvel CIA som en intergalaktisk dusørjæger på halsen.

Menneskeheden ligger i krig med de kolonorme, formskiftende rumrobotter Transformers. For at redde vores verden må opfinderen Cade Yeager alliere sig med den unge autobot Bumblebee, den engelske astronom Sir Edmund Morton og Oxford-professoren Viviane Wembley. Sammen graver de i fortiden for at finde nøglen til, hvorfor Transformers bliver ved med at vende tilbage til vores planet.