Deux ans se sont écoulés depuis que Sam Witwicky a sauvé l'univers d'une bataille décisive entre les deux clans rivaux de robots extraterrestres. Malgré ses exploits, Sam reste un adolescent préoccupé par les soucis des jeunes gens de son âge : alors qu'il s'apprête à entrer à l'université, il doit se séparer de sa petite amie Mikaela et de ses parents pour la première fois de sa vie. Il lui faut aussi tenter d'expliquer son départ à son nouvel ami, le robot Bumblebee. Sam aspire à vivre une vie normale d'étudiant, mais il doit tourner le dos à son destin pour y parvenir. Si Sam a fait ce qu'il a pu pour tirer un trait sur le conflit qui a eu lieu à Mission City et revenir à ses préoccupations quotidiennes, la guerre entre les Autobots et les Decepticons, tout en étant classée secret défense, a entraîné plusieurs changements. Le Secteur 7 a ainsi été dissout et son plus fidèle soldat, l'agent Simmons, a été révoqué sans ménagement. Résultat : une nouvelle agence, NEST, a été mise en place. Avec l'aide d'officiers connaissant parfaitement le terrain comme Lennox et Epps, NEST a pour mission de collaborer avec les Autobots pour éviter un nouvel affrontement avec les Decepticons. Malheureusement, le conseiller auprès de la Sécurité Nationale, Theodore Galloway, manque d'intuition pour prendre toute la mesure du danger. Cherchant à prendre le contrôle des organisations militaires pour accroître son pouvoir, il s'efforce de dissoudre NEST qu'il considère comme une structure gouvernementale inutile. Il est convaincu que la menace d'une guerre est écartée et que les humains n'ont aucun intérêt à soutenir les Autobots contre les Decepticons. Alors que la vie de Sam semble reprendre normalement son cours à l'université, et qu'il fait la connaissance de son colocataire Leo et de la ravissante Alice, il est soudain assailli par des visions semblables à des éclairs. Craignant d'être frappé par le même type de démence que son grand-père, Sam ne parle à personne de ses hallucinations - jusqu'à ce qu'il ne puisse plus faire comme si les messages et les symboles qu'elles véhiculent n'existaient pas. Bien qu'il en ait décidé autrement, Sam se retrouve une fois encore au coeur d'un combat entre les Autobots et les Decepticons où se joue le sort de l'univers. Sans le savoir, il est le seul qui puisse faire triompher le bien contre les forces du mal. Avec l'aide de ses amis, de ses contacts chez NEST et même de ses parents, Sam apprend à être fier du nom Witwicky et de la devise familiale : 'Sans sacrifice, point de victoire !'