Abertura: O Passado Esquecido
O filme começa na Idade Média, durante uma batalha brutal entre exércitos humanos. O mago Merlin busca ajuda desesperada e encontra um cavaleiro Cybertroniano escondido. Este alienígena lhe concede um cajado mágico, uma arma de poder imenso, prometendo que um dia ele seria essencial para salvar a Terra. Assim se estabelece a ligação entre os Transformers e as lendas do Rei Arthur.
A Terra em Caos
Nos dias atuais, após os eventos de A Era da Extinção, os Transformers são caçados implacavelmente pela força militar conhecida como TRF (Transformers Reaction Force). Várias nações consideram os robôs alienígenas uma ameaça à humanidade. Optimus Prime, desaparecido no espaço, deixa o planeta em colapso, com Autobots e Decepticons espalhados e perseguidos.
Cade Yeager e a Resistência
Cade Yeager (Mark Wahlberg), refugiado no interior dos Estados Unidos, dedica-se a proteger Autobots sobreviventes. Em meio às ruínas de Chicago, ele conhece uma adolescente órfã, Izabella (Isabela Moner), que vive sozinha após perder sua família na guerra contra os Transformers. Cade acolhe a garota e seu pequeno robô, Sqweeks, reforçando sua posição como aliado dos Autobots.
O Retorno de Megatron
Enquanto isso, Megatron ressurge e, manipulando negociações com a TRF, consegue reunir novamente seus Decepticons, formando uma nova tropa de vilões. A ameaça dele cresce à medida que busca recuperar o poder perdido e se alinhar com uma força ainda maior.
Optimus Prime e Quintessa
No espaço, Optimus Prime encontra Quintessa, que se apresenta como a criadora dos Transformers. Ela o corrompe, convencendo-o de que seu planeta natal, Cybertron, pode ser restaurado ao drenar a energia da Terra. Sob sua influência, Optimus adota o título de Nemesis Prime e recebe a missão de recuperar o cajado de Merlin. Seu retorno à Terra, agora como inimigo, torna-se a maior ameaça enfrentada até então.
O Encontro com Edmund Burton
Cade e os Autobots recebem a ajuda de Sir Edmund Burton (Anthony Hopkins), um lorde britânico excêntrico e historiador que conhece o segredo da ligação milenar entre humanos e Transformers. Ele revela a existência da Ordem dos Witwiccanos, sociedade secreta que, ao longo dos séculos, protegeu o segredo do cajado de Merlin. Burton apresenta Cade à professora de Oxford, Vivian Wembley (Laura Haddock), descendente direta de Merlin, única capaz de controlar o poder do cajado.
Caçados no Reino Unido
Seguidos pela TRF e pelos Decepticons, Cade, Vivian e os Autobots fogem em perseguições espetaculares pelas ruas de Londres. Eles descobrem que a chave para encontrar o cajado está escondida em um submarino da Marinha Britânica, que na verdade é um Transformer disfarçado. A aventura leva o grupo ao fundo do mar, em direção ao túmulo de Merlin.
Optimus vs. Bumblebee
Quando Optimus retorna como Nemesis Prime, ele ataca Cade e Vivian em uma batalha intensa. O confronto parece perdido até que Bumblebee consegue falar com sua voz original, pela primeira vez em muitos anos. O som desperta a memória de Optimus, quebrando o controle de Quintessa. Ele volta a ser o líder Autobot de sempre, mas o perigo já está em escala global.
Cybertron Chega à Terra
Cybertron, em ruínas, começa a colidir com a Terra, puxado pelo plano de Quintessa de sugar sua energia vital através do cajado. A batalha final acontece em Stonehenge e, depois, no coração de Cybertron, onde forças humanas, Autobots e Decepticons se enfrentam pelo destino do planeta. Enquanto a guerra se intensifica, Vivian consegue reivindicar o cajado de seu ancestral e usá-lo para interromper o processo de destruição.
A Queda de Quintessa
Com a ajuda de Optimus e dos Autobots, Cade e Vivian conseguem deter Megatron e seus aliados. Megatron é derrotado mais uma vez, mas consegue escapar para sobreviver. Quintessa, por sua vez, é aparentemente destruída, mas uma cena final sugere que ela ainda vive, disfarçada como humana, planejando novos ataques.
Desfecho: A Aliança Renovada
Após a vitória, Optimus Prime reafirma sua lealdade à Terra, declarando que os Autobots continuarão protegendo os humanos. Ele pede que os povos do planeta se unam aos Transformers contra futuras ameaças, já que a ligação entre os dois mundos está mais forte do que nunca. O filme encerra com a promessa de que a guerra ainda não acabou e que o futuro da Terra e de Cybertron continua entrelaçado.
