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...