Han passat 4 anys des de la tragèdia de Chicago i la humanitat segueix reparant les destrosses, però tant els Autobots com els Decepticons han desaparegut de la faç de la Terra. Ara el Govern dels Estats Units està utilitzant la tecnologia rescatada al setge de Chicago per desenvolupar els seus propis Transformers. Al capdavant del projecte hi ha Joshua Joyce, un arrogant dissenyador que pensa que els Autobots són "escombraries tecnològiques" i es creu capaç de fabricar uns robots infinitament més avançats. Mentrestant, Cade Yeager, un mecànic inventor, troba un Marmon semi-tràiler. En intentar reparar-ho, descobreix que el camió no només era un Transformer, sinó també el mateix Optimus Prime, líder dels Autobots. El que Cade ignora són les conseqüències que es poden derivar d'aquesta troballa.