2020年，未来一个并不遥远的年份，整个世界已经发生了许多变化。在那个时代，人类拳击不再被允许，取而代之的是各种机器人走上了擂台，继续这项火爆的运动，愉悦大众。前拳击手查理·肯顿（休·杰克曼 Hugh Jackman 饰）似乎并不那么落寞，他很快适应了时代的发展，带着经过训练的机器人一次次走上拳台。但是倒霉事接二连三，他先是意外落败，债台高筑，继而接到前女友突然过世的消息，并见到了从未谋过面的儿子——11岁男孩麦克斯（达科塔·高尤 Dakota Goyo 饰）。
一次意外，让麦克斯遇到了一台业已被淘汰的陪练机器人Atom。在麦克斯的坚持下，查理同意让Atom参加比赛，却意外发现这台“废物”不仅抗打，而且拥有搏斗的潜质与天赋。肯顿父子和他们的机器人由此踏上新的征途……

在对抗外星人的入侵并成功封住虫洞的十年后，人类从废墟中站起来。他们忘记了恐惧，纵情狂欢，其中便包括斯特克·潘特考斯特将军的儿子杰克（约翰·博耶加 John Boyega 饰）。在一次偷到废弃机甲零件的过程中，他偶然遭遇以一己之力组装迷你机甲的少女阿玛拉（卡莉·史派妮 Cailee Spaeny 饰）。此后，在姐姐森麻子（菊地凛子 饰）的安排下，杰克和阿玛拉莫玉兰基地接受机甲驾驶员的培训工作。与此同时，总部位于上海的邵氏集团，在总裁邵丽雯（景甜 饰）的主持下，正致力于以无人机甲取代传统机甲。就在这关键时刻，一个与复仇流浪者极其相似的黑色机甲突然出现，并向人类展开了无情杀戮。
人们发现，遥远的外星“先驱”仍在蠢蠢欲动，时刻等待着消灭地球人的时机……

近未来，地球环境逐步恶化。神秘外星殖民者通过大洋底部的虫洞“缺口”将身形庞大、残冷迅猛、身藏剧毒的怪兽接连派往地球，有条不紊地实施着它们的殖民毁灭计划。为此，人类联手打造“贼鸥计划”，制造出与怪兽体型相当的机甲战士迎战，但随着怪兽渐次进化，机甲战士全面溃败，各国政要试图修筑偏于防守的“生命之墙”以阻挡侵略者的脚步，无奈很快遭遇挫折。在此危急关头，暗中仍推进“贼鸥计划”的斯特克·潘特考斯特将军（伊德瑞斯·艾尔巴 Idris Elba 饰）找回五年前曾遭受重大打击的“危险流浪者”驾驶员（查理·汉纳姆 Charlie Hunnam 饰），并通过严格选拔为他选择了新的搭档森麻子（菊地凛子 饰）。复活的“流浪者”即将与另外三台仅存的机甲战士迎战更强大的怪兽侵略者，同时寻找彻底扫除敌人的良机。
苍茫的大海之上，人类保卫之战接连而起……

“霸天虎”的先遣部队旋风和毒蝎袭击了美军位于卡塔尔的军事基地，与此同时，路障帮助他的搭档迷乱潜入了美国总统的座机空中一号，通过电脑获悉，要想找到威震天就必须找到维特维奇家族的那副眼镜，上面有威震天关于能量块的信息扫描，而它现在的拥有者萨姆•维特维奇（希安•拉博夫 饰）成为了“霸天虎”攻击的目标。
萨姆是名高中生，学校里没有人相信他讲述的关于这副眼镜的历史，失望之余，萨姆把眼镜放到网上拍卖，然而从未引起买家的兴趣。这时父亲送了一辆破车给他，这辆车恰好就是“汽车人”大黄蜂的变形。大黄蜂帮助萨姆交上了漂亮的女朋友（梅甘•福克斯 饰），但很快就遭遇了“霸天虎”的袭击，擎天柱带着其他“汽车人”赶到，一场机器人大战由此拉开了序幕。