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……

汽车人和霸天虎连年不断的战争，给地球带来了莫大的伤害。为此，地球各国联合成立反应部队，针对变形金刚无论正邪一律绞杀。与擎天柱交往甚密的地球人凯德•伊格尔（马克·沃尔伯格 饰）不顾身边人的反对和政府的压力，以一己之力为大黄蜂、钢锁等汽车人提供庇护场所，期间他无意得到一枚徽章，从而将危机引向自身。失踪的擎天柱飘回赛博坦，被变形金刚的创造者昆塔沙捕获并黑化，命令他返回地球寻找至高无上的权杖，毁灭地球，复兴赛博坦。与此同时，威震天和地球政府达成协议，彼此联合追寻凯德及其盟友的踪迹，其目标同样是曾属于魔法师梅林的权杖。地球真正的危机终于降临了……

未来世界陷入外星人入侵的恐慌中，军事演说家凯奇少校（汤姆·克鲁斯 Tom Cruise 饰）畏惧上战场，他从没想过将军（布莱丹·格里森 Brendan Gleeson 饰）会让他去指挥即将开始的“诺曼底战役”，拒绝接受命令之后将军居然恶整了他，那就是把他当做逃兵扔进了军 营中。凯奇被归入了J小队中进行战斗，战役的第一天就惨死在战场，没想到这一死让他拥有了时空循环的能力，而唯一相信他的人就是被称为“全金属战士”的丽塔·沃拉塔斯基（艾米莉·布朗特 Emily Blunt 饰）。二人开始了时空循环作战，在训练凯奇的同时他们发现了控制时间的奥秘，这与外星人“主脑”欧米茄有关，但是唯一能取得胜利的方法就是让凯奇不断死去、不断重启时间。在不断重复登陆那天的战斗的同时，凯奇越来越不想失去丽塔……

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……