Optimus Prime ha perdido todo recuerdo de alguna vez ser un Prime después de utilizar la Matriz de Liderazgo para enviar de vuelta a Unicron estasis, convirtiéndolo de nuevo en el archivista histórico y amigo de Megatronus, Orion Pax. De vuelta a la base, los otros Autobots están consternados por este un giro de los acontecimientos, y al descubrir que Jack tiene la clave para Vector Sigma, que urden un plan para obtener su líder de vuelta.

Con la ayuda de la información de Starscream, los Autobots planean usar el puente Espacial Decepticons para enviar Jack y Arcee al planeta natal de los Transformers, Cybertron, con un plan para utilizar la información almacenada en Vector Sigma para restaurar los recuerdos de Optimus. Mientras tanto, después de un encontronazo con Starscream, quien afirmó Megatron estaba muerto, "Orion", comienza a preguntarse si Megatron le está diciendo toda la verdad ...

En Cybertron, cuando se dirigían a Vector Sigma, Jack y Arcee son atacados por una criatura salvaje llamado Insecticon, así como un enjambre de Scraplets. En la Nemesis', "Orion", cada vez con más curiosidad por saber quién es realmente, empieza a rebelarse contra Megatron y descubrir las mentiras elaboradas puestas en frente de él. Finalmente los recuerdos de Optimus son restaurados y vuelve a la base, pero sin poder recordar que fue lo que sucedió mientras era de nuevo Orion Pax.

Mientras investiga una señal de energía que podría dar lugar a una reliquia de las Bóvedas de Iacon, Bumblebee es asaltado por MECH y su T-Cog es robado (el dispositivo que permite a los transformers convertirse en vehículos y desplegar sus armas). Incapaz de hacer nada, Bumblebee es retenido en la base. Starscream se acerca a su líder Silas y sugiere una alianza con el MECH, ofreciendo su conocimiento y asesoramiento sobre tecnología Cybertroniana y cómo funciona.

Mientras los autobots intentan conseguir otra reliquia de las bóvedas de Iacon, un martillo legendario conocido como la fragua de Solus Prime, El Agente Flower avisa de la ubicación de la base de MECH. Bumblebee se dirige hasta allí para recuperar su T-COG, teniendo que enfrentarse a Starscream

Wheeljack regresa a la Tierra en busca del Decepticon Dreadwing, quien es responsable de la muerte del Autobot Seaspray (que también era un miembro de los Wreckers), y pide ayuda al equipo Prime en la detención del Decepticon. Mientras Bulkhead es, naturalmente, emocionado por ver a su mejor amigo de nuevo, Optimus Prime se pone rápidamente molesto por el desprecio por los civiles de Wheeljack en la busca del decepticon.

Megatron envía a Breakdown, Airachnid y Dreadwing tras la pista de una potencial fuente de Energon. Sin embargo Airachnid descubre que se trata de una trampa para eliminarla por su traición, que fue revelada a Megatron por Sounwave, y escapa matando a Breakdown. Luego encuentra a Starscream y a un Insecticon grande. Ella utiliza sus habilidades para controlar a la criatura y llama a Megatron para retarlo a una pelea a muerte. Ella va a utilizar al Insecticon para matar a Megatron para que pueda reclamar liderazgo de los Decepticons.

M.E.C.H. produce un clon de Optimus Prime, que Miko bautiza como Nemesis Prime, primero se le programa para atacar al agente Fowler, lo que hace que los autobots duden de Optimus cuando regresa de explorar una mina de energon, y luego se establece que se suelte en una base militar, donde se programa para hacer estragos. El militar de Estados Unidos inmediatamente culpa al verdadero Optimus por el caos, y ordena que los Autobots sean fusilados en el acto. Mientras que el Agente Fowler trata de convencer a sus superiores de que Optimus no atacaron la base, los Autobots intentan localizar a Nemesis Prime y eliminatlo para limpiar sus nombres.

Agente Fowler se ve obligado a explicar los últimos acontecimientos a su superior, el general Bryce. Amenazado con un tribunal militar y la terminación del Equipo Primer, Fowler trata de convencer al General de que los Autobots son todavía del lado de los militares, pero el general cree que Optimus Prime fue pícaro y ha perecido, sin comprender plenamente que Nemesis Prime no era el verdadero Optimus.

Bulkhead accidentalmente queda atrapado a bordo del buque de guerra Decepticon, el Nemesis', mientras que en una misión de exploración, y trata de escapar sin ser descubierto. Mientras tanto Starscream y Airachnid envían a sus respectivos ejecitos(Starscream a sus 5 clones y Airachnid a su enjambre de Insecticons) a la Némesis a matar a Megatron.

El Nemesis se ha estrellado en una ladera de la montaña y sus motores están muy dañados. Megatron intenta reiniciar los motores con Energonoscuro, que funciona, pero tiene un efecto secundario inesperado: el buque desarrolla una mente propia y comienza a rebelarse en contra de su propia tripulación, congelandolos como al equipo Prime. Con la nave volando fuera de control y tanto los Autobots y los Decepticons congelado en estasis, Jack, Miko, Rafael y Agente Fowler son los que quedan para detener alboroto de la nave.

Habiendo descubierto la ubicación de las cuatro reliquias de las bóvedas del Iacon escondido todo el mundo, los Autobots se dividió en pequeños grupos y a cada lugar al mismo tiempo para recuperarlos. Arcee, Bumblebee, Jack y Miko viajan a Nueva York para encontrar la reliquia en primer lugar, un alternador de fase, un dispositivo que permite a su usuario a caminar a través de objetos sólidos, que está enterrado profundamente en los túneles del metro de la ciudad subterránea. Durante su búsqueda sin embargo, Arcee y Bumblebee son atacados por Knock Out y un Insecticon. Al final Knock Out queda un poco rasguñado.

Optimus Prime está en la Antártida en la búsqueda de la segunda reliquia de Iacon , la armadura Apex, una armadura de cuerpo completo indestructible que se expande desde un disco pequeño. Sin embargo, él entra en conflicto tanto con Dreadwing y Starscream durante su búsqueda, y se ve obligado a formar una alianza incómoda con Dreadwing cuando Starscream se pone la armadura y pone en peligro a los dos.

Ratchet se reúne con Wheeljack para una misión para recuperar la tercera reliquia de Iacon , un arma sónica llamado Sonic Blaster . En su camino a la ubicación, los dos Autobots son atacados por Soundwave, pero Wheeljack logra derribar a Laserbeak, lo que da una idea a Ratchet. Mientras Wheeljack y Soundwave lucha por el Sonic Blaster , Ratchet ingresa un virus en Laserbeak que descargará en la base los datos de las computadoras Iacon, sin darse cuenta los Decepticons.

Bulkhead va a una isla volcánica en el Ecuador para encontrar la cuarta reliquia Iacon y última. Pero para su horror, descubre que la reliquia es una pieza de Tox-En una forma de Energon altamente tóxico que es letal para los Transformers. Bulkhead intenta deshacerse del Tox-En, pero en el proceso el Energon tóxico le está deteriorando su fuerza. Además, un grupo de Insecticons intentan enfrentar y atacar el Autobot, mientras tira el Tox-En en el volcán. Al hacer su camino de regreso a la base, sufre un golpe fatal a partir de Hardshell, el líder Insecticon.

Wheeljack y Miko salen para encontrar a Hardshell. Mientras Knock Out intenta convencer a Megatron que los Insecticons son un peligro para el resto de la tripulación después de que Hardshell había atacado a un par de soldados.

Miko y Arcee parte de sus respectivas experiencias que no deben ser cerradas de los demás.Arcee le cuenta a Miko de la vez que ella y Cliffjumper fueron capturados y llevados a Keion por Starscream, interrogados por el científico Decepticon Shockwave, y descubierto el plan de Shockwave para construir un puente espacial.

Durante una pelea con los Decepticons, los Autobots son inesperadamente la ayuda de Smokescreen, un joven y aventurero Autobot. A pesar de que el equipo no tiene confianza en el recién llegado, Optimus Prime invita a Smokescreen a la base para la formación continua. Más tarde, Starscream y los Autobots pelean para conseguir Red Energon, que otorga al consumidor una mayor velocidad. Los Autobots regresar a la base, donde Optimus Prime acoge a Smokescreen como el miembro más reciente del grupo, aunque no muchos no estén muy contentos, en especial Bulkhead que siente que lo remplazaron.

Silas se fusiona con el cuerpo de Breakdown como resultado de una cirugía de biotecnología realizado por el cirujano de MECH. Con el nuevo órgano, le pone fin a sus soldados, a continuación, le pide a Megatron un puesto en las filas Decepticons, con la promesa de ayudar a su causa con el proyecto Damocles, un satélite activado para poder disparar un haz de partículas con precisión a cualquier lugar en la Tierra. Raf, a pesar de estar castigado, logra hackear el sistema, lo que lleva el proyecto al fracaso. Megatron vuelve a llamar Silas a su buque de guerra, y ordena que sea diseccionado por Knock Out.

Los Autobots se desvían con un señuelo de los Decepticons puesta por Megatron para recuperar una reliquia nueva, hasta que Ratchet informa al resto de la tripulación de la ubicación que contiene la reliquia real, el Star Saber. La reliquia se encuentra alojada en una montaña, y sólo pueden ser removidos por un líder Autobot, un "Prime". Los Autobots finalmente llegan a la ubicación. Optimus Prime es capaz de ejercer su poder y enviar un poderoso ataque a buque de guerra de la Decepticon. Ya en la base, el sable comienza a brillar, porque Alfa-Trio le estaba enviando un mensaje a Optimus, que fue puesto hay por siglos.

Alpha Trion informa a Optimus Prime acerca de las últimas cuatro reliquias restantes que quedan en juego, esos son las llaves Omega capaces de regenerar Cybertron. Megatron va a Cybertron y profana una tumba sagrada de un Prime no identificado junto con su segundo al mando para conseguí una extremidad del prime para tener su poder.

Cuando Optimus determina el paradero de la segunda llave Omega, Bumblebee y Arcee van al destino para recuperarlo. Pero Knock Out, empuñando el Sonic Blaster, llega primero y se apodera de la reliquia. Del mismo modo, Bulkhead y Smokescreen van para encontrar la tercera llave Omega, pero Starscream, equipado con Red Energon. Finalmente, por un regaño de Arcee, Smokescreen se va creyendo que no es de utilidad para el equipo, casi simultáneamente Optimus codifica las últimas coordenadas y esas coordenadas eran Smokescreen. Los decepcticon lo descubren también y secuestran a Smokescreen.

Después de que Smokescreen es traído a bordo del Nemesis', Megatron se entera de que la última llave omega está dentro del joven Autobot. A pesar de esto, Smokescreen logra no sólo robar las 3 llaves Omega (sin contar la que tiene Starscream) sino que también el alternador de fase de Knock Out, al cual lo deja incrustado en la pared. Después Starscream engaña a los autobots y consigue las 4 llaves Omega para convencer a Megatron de volver a meterlo entre los Decepcticons.

Starscream se acerca a Megatron con las llaves Omega, proponiendo una tregua con los Decepticons. Al final Megatron le permite a Starscream reunirse con los Decepticons, para la participación de cada miembro es fundamental en la ayuda a causa del líder de Cybertron conquistador, pero durante la conexión citica cortical Dreadwing descubre que Starscream convirtió a su gemelo Skykake en un zombicon (suceso que ocurrió en la primera temporada) lo que muy molesto con él, con deseos de arrancarle su Spark.

Después de conseguir las llaves, Megatron empieza a reconstruir Cybertron pero también empieza a cyber formar la tierra. Sin más elección, Optimus destruye el cerrojo Omega, condenando Cybertron en el proceso. Finalmente los Autobots tienen que abandonar la base, pero Optimus no consigue salir y queda atrapado en la explosión.