To år efter at Sam (Shia LaBeouf) blev involveret i kampen mellem de gode og onde kæmperobotter, de såkaldte transformers, skal han starte på college. Hans kæreste Mikaela (Megan Fox) er ikke meget for at sende Sam af sted, og Sam har da heller ikke været ret længe på college, før studinen Alice (Isabel Lucas) begynder at lægge an på ham. Samtidig bliver han kontaktet af de gode transformers leder Optimus Prime, der beder ham om hjælp. De onde Deceptions begyndt at røre på sig igen og vil knuse de gode Autobots én gang for alle. Nu må Sam sammen med Mikaela, agent Simmons (John Turturro) og de gode transformers tage kampen op imod Decepticons og deres onde leder Megatron.
