Une armée maléfique tente de réduire l'Humanité en esclavage. Elle commence par la ville de Chicago, mais Sam Witwicky prend la tête de la résistance.
Avec l'aide de Carly, sa ravissante petite amie, Sam réussit à se faire embaucher dans l'entreprise d'aéronautique que dirige Bruce Brazos, à Washington. Parallèlement, Optimus Prime et les Autobots débarquent sur la Lune dans l'intention d'étudier de près l'épave de l'Arche, un vaisseau spatial qui s'est échoué quelques années plus tôt. Ils y retrouvent leur ancien chef, Sentinel Prime. Celui-ci est dans un état piteux, mais cela ne décourage pas Optimus de tenter de le ramener à la vie. Un certain Jerry prend contact avec Sam et le met en garde : des jours sombres se préparent. Jerry n'a que le temps de confier des documents avant d'être assassiné...
Une troisième partie encore plus longue que les précédents opus. Seule l'impressionnante dernière scène d'action mérite le déplacement.