När Sam Witwicky gör sig redo för att börja på college hittar han en kolbit som sitter fast i en trasig t-shirt. Så fort han rör vid den börjar mystiska bilder av utomjordiska tecken spelas upp i hans hjärna. Kommer de från Allspark? Snart visar det sig att kolbiten lämnat spår i Sam som inte kommer försvinna i första taget. Spår som kan försätta honom i absolut livsfara. Om det var någon som trodde att kampen mellan de utomjordiska robotarna var över så hade de verkligen fel. I hemlighet har militären och autoboterna fortsatt att kämpa mot decepticoner över hela världen. Nu verkar det som att de onda robotarna dyker upp allt oftare. Vad är det egentligen de är ute efter? Och vem är den mystiska Avfällingen?