Han transcurrido cuatro años desde la catástrofe en Chicago y la humanidad continúa trabajando para sanar las heridas. Sin embargo, tanto los Autobots como los Decepticons han desaparecido del planeta. En este contexto, el Gobierno de los Estados Unidos ha comenzado a emplear la tecnología recuperada durante el asedio de Chicago para crear sus propios Transformers. El encargado de este ambicioso proyecto es Joshua Joyce (Stanley Tucci), un diseñador arrogante que considera a los Autobots como "desperdicio tecnológico" y se siente capaz de construir robots mucho más sofisticados. Por otro lado, Cade Yeager (Mark Wahlberg), un mecánico e inventor, encuentra un camión semi-remolque Marmon. Al intentar repararlo, se da cuenta de que no solo se trata de un Transformer, sino que también es el legendario Optimus Prime, el líder de los Autobots. Lo que Cade no sabe son las repercusiones que podrían surgir de este descubrimiento.
