1897年，本片主人公薩姆·維特維奇的祖父阿奇博爾德·維特維奇船長帶領自己探險隊的全體船員進入北冰洋開展探險活動，因為北冰洋表面的浮冰過早地突然變薄，不小心滑入深洞；尋找走出深洞的方法，發現威震天在深洞中沈睡。然而，在離開深洞之前，維特維奇船長無意中激活了威震天體內的定位系統，火種源的坐標就這樣被刻在了他戴著的眼鏡上。後來美國人發現了火種源和威震天；在時任總統胡佛的提議下；美國政府設計建造了胡佛大壩來保存這兩個外星物體，並秘密建立了由即將卸任的國防部長組成的“第七部門”來保密。通過威震天的逆向工程，美國政府獲得了很多技術，比如激光、汽車、CD等等。
時間回到了現代，因為威震天壹去不復返了；除了威震天，其他霸天虎突擊隊，包括紅蜘蛛、副隊長、狂亂、街壘、碎骨者和鬥毆，都登陸了地球。並通過自身攜帶的掃描功能，變形偽裝成地球上能找到的各種類型的軍/警用車輛，潛伏下來尋找威震天在地球上的行蹤和下落。PS1:電影字幕把吵鬧的名字Brawl拼錯成了DevastatorPS2:因為以動物形態出現在戰場上的巨蠍機器人戰士Sack無法掃描地球上與自己形態相關的動物來偽裝自己，所以繼續保持巨蠍的形態潛伏在地下壹定深度。
然後暈乎乎偽裝成美軍常用的MH-53直升機，襲擊了美軍在卡塔爾的基地，目的是利用美國政府在世界各地的軍事網絡尋找威震天和火種源的下落。突襲成功後，薩克隨後追擊幸存的特種部隊，但被前來增援的美國空軍A-10和AC-130擊碎後逃跑。
大黃蜂作為汽車人突擊隊的副隊長，戰鬥隊的壹員，為了配合汽車人突擊隊隊長擎天柱，追蹤霸天虎突擊隊隊長威震天在地球上的行蹤；並且為了驗證久違的“火種源”曾經出現在地球上的消息，和汽車人突擊隊隊長擎天柱、汽車人突擊隊教官鐵皮等同伴壹起，用各種方式制造假象；在欺騙了霸天虎突擊隊副隊長紅蜘蛛和所有霸天虎突擊隊成員後，他帶領所有汽車人突擊隊成員來到了地球。
抵達地球的汽車人突擊隊副隊長大黃蜂，在抵達地球不久後秘密離開著陸點；而離開剛到地球的汽車人突擊隊；脫離隊伍後，大黃蜂遵照汽車人突擊隊隊長擎天柱下達的密令，在地球著陸。到達地球並脫離隊伍後，他將自己改造成壹輛1974年生產的看起來很舊的雪佛蘭科邁羅大馬力跑車，然後藏在人類世界的壹個角落裏(其實是壹家專門出售二手和廢棄車輛的汽車店)獨自進行這次尋找。用來秘密搜索阿奇博爾德·威特維奇船長和他唯壹的後代山姆·威特維奇的所有動向，山姆·威特維奇在北冰洋發現了威震天的行蹤。當汽車人突擊隊副隊長大黃蜂在他的藏身之處(也就是專門賣二手車和廢棄汽車的汽車店)發現了山姆·維特維奇和他父親的下落；為了更成功地接近薩姆·維特維奇，大黃蜂使用了各種手段。最後，薩姆·維特維奇(Sam Witwicky)和他的父親迫使汽車店的老板以4000美元的價格將自己買了下來，但薩姆和他的父母並不知道，他們買的二手車其實是壹個偽裝成汽車的變形金剛機器人。直到有壹天晚上，他看到自己的車突然啟動離開了自己的車庫，他就在假設車被偷的情況下追了過去，而且他也看到了大黃蜂的變形過程，但是大黃蜂並沒有註意到身邊的山姆，因為他正在給汽車人突擊隊隊長擎天柱發信號。(後來她在載著男主角山姆和女主角米歇爾拉的路上被女主角米歇爾拉批評為爛車，用自己的掃描功能掃描了當時從她身邊經過的壹輛車；從而成為壹款新車——也就是2008款雪佛蘭科邁羅SS概念車)
Blackout突襲美軍基地失敗後，變成CD音的狂亂潛入美國總統專機空軍壹號繼續搜索信息。在總統專機上黑進美國國防部的國防數據庫並釋放病毒後，他得知薩姆·維特維奇擁有可以找到威震天和起火地點的“眼鏡”，於是狂亂和偽裝成警車的路障開始追蹤薩姆。
路障最先發現了山姆，在他正要為難山姆的時候，他突然出現，在路障處輕松擊傷了大黃蜂，然後大黃蜂開始通過車載音響與山姆和米歇爾拉交流，並說明了自己的目的。隨後大黃蜂帶領山姆和米歇爾拉加入其他汽車人突擊隊:擎天柱隊長、教官鐵皮、戰鬥隊員爵士和消防隊員救護車。當擎天柱作為隊長在現場遇到薩姆·威特維奇時，他立刻告訴了薩姆·威特維奇火種的作用，他來地球尋找眼鏡的原因，以及他們是如何知道薩姆·威特維奇為什麽會有這些眼鏡的。在成功躲過所有霸天虎突擊隊、美國政府警察和薩姆·威特維奇家人的搜查後，汽車人突擊隊隊長擎天柱帶領米歇爾拉、薩姆·威特維奇和汽車人突擊隊所有成員成功拿到了眼鏡，並找到了火焰的位置。然而，汽車人突擊隊副隊長大黃蜂不幸被政府秘密組織“第七區”的人帶走，受牽連的薩姆·維特維奇等人也被帶到胡佛大壩接受調查。
被薩姆·維特維奇和米歇爾拉擊倒的狂亂再次通過掃描，偽裝成米歇爾拉的手機；潛入胡佛大壩，潛入機房，破壞了制冷系統，恢復了威震天的生命力。被帶到胡佛大壩的薩姆·維特維奇等人最後讓他們放了大黃蜂)；在向第七區的負責人說明了整件事情的來龍去脈之後。大黃蜂代表汽車人突擊隊，在胡佛水壩工地幫助第七區的人縮小火種源，然後薩姆·維特維奇把火種源拿走了，叫他把火種源交給擎天柱。另壹邊，所有的霸天虎突擊隊在收到狂亂的消息後都沖向了胡佛大壩。在接到威震天隊長後，他開始追擊手下的所有汽車人突擊隊成員。國防部長凱勒和其他人正在尋找壹種可以請求空軍F-22編隊支持的無線電，但狂亂突然襲來。結果在壹次室內近距離槍戰後，狂亂被自己的飛鏢武器掃死。
汽車人突擊隊雖然不想在人類城市開火，但最終還是在薩姆·維特維奇等人的勸說下，決定在鄰近城市進行火力防禦。為了防止大火被霸天虎突擊隊搶走，擎天柱和薩姆·威特維奇沿著國道前往鄰近的城市米申。霸天虎的“碎骨者”和“路障”緊隨其後，擎天柱離隊，與碎骨者戰鬥。擎天柱不顧人類安危，用右手的能量劍將其斬斷。
攻擊需要所有霸天虎出動。因為紅蜘蛛是壹架飛機，它會盡快到達，並立即攻擊人類。轟炸壹出，大黃蜂就被炸飛了，腳也被炸掉了。主角山姆和汽車人爵士悲傷地看著斷腿的大黃蜂。主角旁邊不變形的跑車是爵士。主角看著爵士喊:“退後，退後！”“就在汽車人處境不妙的時候，霸天虎最慢的坦克車吵了起來。這時，第二個到達現場。這時，因為汽車人戰友大黃蜂斷腿而傷心的爵士決定為朋友報仇，第壹個沖向吵鬧。救護車和鐵皮緊隨其後。鐵皮擔心爵士會出事，馬上轉身去打噪音，但是因為爵士第壹個沖，所以第壹個近身打噪音。爵士成功踢斷了吵鬧的左手的槍管，卻被甩過肩膀扔到了對面的樓裏。
鐵皮人見此，立即向吵鬧發射導彈，爵士滑到吵鬧正前方射擊。與此同時，救護車從後面用電鋸襲擊了吵鬧，吵鬧在三名汽車人的攻擊下倒地。威震天及時趕到，看到巨響倒在地上。盛怒之下，他向爵士猛烈開槍，並在樓頂抓住爵士，將其撕成兩半。倒地後，噪雜負傷再次戰鬥，最後被米歇爾拉攜帶的大黃蜂擊中身亡。
帶著火種跑向大樓的山姆被威震天追著跑。看到直升機的山姆以為終於可以交出火種源了，卻被守在對面樓頂很久的紅蜘蛛擊落。這時，威震天也用手撞開了大樓的屋頂，追上山姆，打破了頂樓，導致山姆摔倒。墜落的山姆被與威震天戰鬥的擎天柱接住。這時，迪奇偷偷準備從後面偷襲擎天柱，但蘭尼克斯和他的隊伍在火箭彈的密集轟擊下倒下了。
在對人類的關心下，擎天柱的能力無法得到充分的發揮，所以他讓山姆把火放進他的胸膛，他要犧牲自己。這時，山姆靈光壹閃，將火打入威震天的胸膛，無法承受這些能量的威震天死了。
事後，美軍將機器人的屍體扔進了勞倫森深淵。由於大火已經被撲滅，汽車人無家可歸，不得不留在地球上。壹切發生後，薩姆和米歇爾拉繼續過著正常的交往生活。錫成了雷諾克斯的車，擎天柱開始聯系其他流離外太空的汽車人。
如果妳壹直看電影的結尾，會在電影結尾的演員名單中間插入壹段電影，以示紅蜘蛛逃出大氣層。