Os humanos estão em guerra com os Transformers, que precisam se esconder na medida do possível. Cade Yeager (Mark Wahlberg) é um de seus protetores, liderando um núcleo de resistência situado em um ferro-velho. É lá que conhece Izabella (Isabela Moner), uma garota de 15 anos que luta para proteger um pequeno robô defeituoso. Paralelamente, Optimus Prime viaja pelo universo rumo a Cybertron, seu planeta-natal, de forma a entender o porquê de ele ter sido destruído. Só que, na Terra, Megatron se prepara para um novo retorno, mais uma vez disposto a tornar os Decepticons os novos soberanos do planeta.