Cybertron is gevallen. Als Optimus Prime Bumblebee stuurt om de aarde te verdedigen, begint zijn reis om een held te worden. Charlie Watson (Hailee Steinfeld), een tiener die haar plek in de wereld zoekt, ontdekt en repareert de gehavende robot, die zich heeft vermomd als een Volkswagen Kever. Terwijl de Decepticons de overgebleven Autobots opjagen met de hulp van een geheime dienst geleid door agent Burns (John Cena), beschermen Bumblebee en Charlie de wereld in een avontuur vol actie voor het hele gezin.