塞伯坦被汽車人和霸天虎的內戰搞得滿目瘡痍。汽車人決定乘坐方舟號離開塞伯坦尋找新能源，霸天虎聞風後，威震天派震盪波留在塞伯坦，其餘霸天虎乘坐報應號追擊。在追擊過程中霸天虎登上方舟號，但飛船不幸發生事故，墜入地球，兩個派別的人都昏迷不醒。四百萬年後，一次火山爆發使飛船重新運作，首先復活了霸天虎一行。紅蜘蛛為了消滅昏迷的汽車人偶然再次觸發了修復系統，汽車人全體復活。擎天柱派探長和飛過山監視霸天虎的行動，因為飛過山的開火使得二人被追殺，探長受傷。威震天為了獲取能量塊前往油井，聞訊的汽車人及時趕到。霸天虎獲得能量塊立刻撤離，汽車人與油井工人落入海中。

汽車人解救了油井的工人，並讓人類斯派克父子加入了汽車人的陣營。斯派克偶然將變成收音機的聲波帶入汽車人基地，獲得了有關地球能量儲存的資料。聲波逃跑過程中機器狗被汽車人所俘。觀看了聲波帶來的資料，威震天決定到水力發電廠獲取能量。霸天虎戰勝汽車人帶着能量塊離開了水力發電廠。威震天又來到了緬甸的紅寶石礦，而汽車人派大黃蜂和斯派克普拉深入礦井安置炸彈。眼看爆炸時間快到，擎天柱和他隨身攜帶的小滾輪前去營救，炸彈正好爆炸。

爆炸並沒有傷害到小滾輪和大黃蜂與斯派克普拉，但霸天虎同樣逃過一劫。探長提出可以利用全息影像哄騙霸天虎並將其一網打盡，並演了一出不小心放走機器狗的戲。機器狗回到霸天虎基地，威震天識破了汽車人的詭計，做了一堆廢料交給汽車人處理，而同時其他霸天虎來到火箭基地獲取了足夠讓霸天虎飛回塞伯坦的能量。汽車人包圍了威震天飛船所在地，但沒能阻止霸天虎登上飛船。擎天柱飛上天阻止飛船但被飛船擊中。幻影隱身進入霸天虎飛船使飛船失控，霸天虎回到塞伯坦的計劃失敗。霸天虎的飛船落入海中，汽車人以為他們已經被消滅。

霸天虎在深海環境中生存了下來。威震天得到震盪波的信息，太空橋計劃即將成功。於是威震天又開始了能量的採集工作，立刻來到了發電廠。汽車人接到消息後在發電廠與霸天虎交戰，鐵皮為了救擎天柱受重傷。斯派克與大黃蜂偵查霸天虎的行動，偶然發現了震盪波的太空橋計劃，但太空橋還沒有完全正常。大黃蜂和斯派克被霸天虎發現，被抓了起來並被當做太空橋實驗的試驗品。大黃蜂被威震天更改了記憶後釋放，於是向擎天柱報告了虛假的太空橋位置。汽車人趕到大黃蜂所透露的位置，遭到了霸天虎的伏擊受困于山洞中。汽車人打開洞口，依變正常的大黃蜂所指示來到太空橋的真實位置。汽車人救下了斯派克，在戰鬥中威震天不慎跌入了太空橋中，卻碰巧趕上太空橋試驗成功，來到了塞伯坦。

斯派克的朋友切普是個殘疾的電腦天才，他意外地被捲進了汽車人和霸天虎間的一場鬥爭裏，因為他知道霸天虎想要的一種秘密能量的配方，而在家中遭到綁架。霸天虎企圖從切普的腦中分離出這個配方，斯派克和汽車人救出了切普，並在切普的幫助之下打敗了霸天虎。

擎天柱在與霸天虎的一次撞擊中損壞了一個內部零件，其他的汽車人在切普的幫助下把太空橋運到了賽伯坦，他們在千斤頂的工作室內找到了一個替換零件。為了避免在這個陌生星球上遭到攻擊，他們及時地返回，修好了擎天柱並把太空橋炸掉。

斯派克和其他人帶着設計回到了千斤頂的工作室，千斤頂發明了一個高頻率的裝置。這個裝置可以使控制晶片的電路系統發生故障。他們返回去救斯派克普拉並趕回家，另一方面汽車人一直都無法阻止霸天虎蒐集能量塊並把它們安放在一艘巨大的宇宙船上。這回他們開始了最後一戰，千斤頂及時趕到並解放了人類奴隸兵，為汽車人的鬥爭清除了道路。在鬥爭中，威震天開走了宇宙船，汽車人們團結一致在天空之外把它摧毀，剩下的震盪波把塞伯坦撞出了地球的軌道，並把它送進了太空，一切都恢復了正常。但過後他們卻發現威震天在爆炸居然僥倖地逃脱了。

霸天虎在北極地區的地下冰層中發現了一塊巨大而中空的水晶柱。他們在這塊水晶柱中挖隧道，企圖從地心汲取熱能。但這一舉動會使地球被完全冷卻下來。在挖掘新隧道時，威震天發現了天火——賽伯坦的科學家，他已經被埋葬於此數百萬年了。天火復活後極不情願地加入到霸天虎的隊伍中。當汽車人來到北極地帶與霸天虎進行對抗時，天火逐漸認清了他真正的身份所屬，並幫助汽車人擊敗了霸天虎------尤其是他的“老朋友”紅蜘蛛------但是為了重新埋沒水晶柱和隧道，他只好引發雪崩，最後也被埋沒在綿綿的冰雪中了。

在巴厘島的叢林裏，有三個巨型機器昆蟲，他們正在攻擊着農場，並把糧食變成他們的油料，汽車人和霸天虎都在警惕着這個新物種，並派人到那邊進行調查。汽車人驚奇地發現，這些機器昆蟲不僅野蠻而且複製得很快；霸天虎則很快發現了機器昆蟲的棲息地，原來這是霸天虎太空船的一部分，在汽車人和霸天虎降落到地球以前，它就被拋棄到地球上了。很明顯的，一個相似的重組過程發生了，只不過它們用的不是車和飛機作模型而是用昆蟲。威震天企圖與機器昆蟲聯合，利用它們把汽車人阻擋在海灣外，而他自己則從一間煉油廠偷取能量。由於汽車人干預，它們失敗了，但能量塊卻被機器昆蟲偷走了。

邪惡的科學家阿科威爾博士和威震天及霸天虎合作，利用他的思想控制裝置發明了一支人類奴隸兵。威震天計劃利用現存的太空橋技術把塞伯坦送入地球的軌道。因而產生的吸力而造成了巨大的自然災害——如地震，火山爆發等。而人類奴隸兵則趁機把能量蒐集進能量塊。然而汽車人變形金剛無法像對待霸天虎那樣對待人類奴隸兵。斯派克普拉是被霸天虎抓獲的人類之一，因而他被套上了思想控制裝置。他背叛了汽車人，甚至幾乎毀了他們。他的兒子斯派克為他的行為感到痛苦和迷惑，在上集的高潮部分，塞伯坦逐漸靠近地球，而自然災害也開始了。

在汽車人火山總部的切摩斯發現了一個前人所不知的房間，這裏有許多恐龍骨化石，千斤頂和救護車建造了三個能變形成恐龍的變形金剛。同時，為了獲得無限的電力資源，霸天虎佔領了一個巨大的瀑布系統。當機器恐龍完成時，它們簡單的頭腦卻發生了錯誤。這三個機器發起狂來。考慮到他們太危險了，擎天柱命令把它們關閉並永不開啓，當汽車人趕去瀑布阻止霸天虎時，他們遭到了埋伏。千斤頂不顧擎天柱的命令，改進了恐龍機器，而這次的改進取得了實際性的成功，從而幫忙解救了汽車人趕走了霸天虎。

在秘魯的安第斯山脈上，著名的“能量水晶”被改造成為一種具強大毀滅性的武器。然而，這塊水晶實在太強大了，它不僅毀壞了武器的機件，還迫使霸天虎攻擊當地的村莊以求新的機件。汽車人趕來阻止他們，天火試圖説服被包圍的驚天雷脱離霸天虎並加入汽車人，卻失手被擒，並被紅蜘蛛所傷。在一名當地女孩的幫助之下，斯派克展開了營救，而天火在驚天雷的幫助下也趕走了霸天虎並毀掉了能量水晶。

切普用天文望遠鏡追蹤到一塊巨大的隕石正墜向地球。他和汽車人到隕石墜落的地方蒐集碎片用以研究。後來，威震天研究那些守衞隕石的機器恐龍的程序，利用它們的弱點來改變它們對汽車人的忠心。另一方面，汽車人發現那些碎片是易爆的，當他們返回到隕石撞擊地區的地方去處理隕石時，卻發現隕石已被霸天虎偷走了。機器恐龍竟出奇地攻擊擎天柱，並把它帶到霸天虎那裏，霸天虎此時正在從隕石汲取能量。千斤頂建造了兩個新的機器恐龍，用它們打敗了原來的幾個，並解救了擎天柱。當汽車人領導人冒着生命危險去救其中一個機器恐龍時，所有的機器恐龍都深受感動並團結起來，與汽車人一起打敗了霸天虎。

汽車人們全副武裝地去阻止地球上的自然災害，甚至連機器恐龍都來幫助保護陸地免受海嘯的破壞。汽車人得知斯派克普拉被派到塞伯坦去阻止汽車人拯救地球。斯派克懇求擎天柱讓他與幾個汽車人去解救他父親。他們偷偷潛入霸天虎在塞伯坦上的總部，發現了思想控制裝置的設計。正在這時，他們被斯派克普拉發現了，他發起狂來想要按警鐘通知霸天虎！

挖地虎是一組建築車，他們可以變身成為機器人，這回，他們為了威震天所需的一些零部件而攻擊一個機密的電力廠，這些零件能造成一台機器，這台機器可以把所有的霸天虎們都變成威震天的樣子。後來威震天要與擎天柱來個一對一的決鬥，並約定誰輸了誰就要帶領它的機器人永遠地離開地球。同時，邪惡的霸天虎領袖命令挖地虎挖進汽車人總部，致使顯像一號沒通知到汽車人威震天的計劃。擎天柱在決鬥中輸了，這時機器恐龍收到了主電腦的警告，於是與挖地虎進行鬥爭，汽車人識破了威震天的騙局。後來挖地虎組合成了一個巨大的機器人——大力神。探長髮明瞭一個巨型的衍射器，去分散大力神的注意力，從而使得擎天柱能向它開火。最後霸天虎被迫逃到了一個火山裂縫裏。

紅蜘蛛與阿科偉勒博士一起逃到了深藏於山中的實驗室裏，瘋狂的霸天虎在那發現了“能量之源”。這是一種具有高度揮發性的無限能源，威震天趕回來並重新集合了它的霸天虎，跟隨紅蜘蛛到了那裏。這時，汽車人也尾隨而來，紅蜘蛛給這個“能量之源”裝上了計時器，企圖炸燬整個地球，紅蜘蛛帶着阿科偉勒博士一起來到了塞伯坦.他們計劃在他的故鄉收集由爆炸而產生的能量波.威震天和擎天柱也趕到，經過戰鬥後他們控制了“能量之源”，並從震盪波處得知紅蜘蛛的計劃，並切斷了計時器。另一方面，紅蜘蛛已經把阿科偉勒傳送到一部零件機器上去了，因此他只好獨自一人回到地球看看出了什麼障礙。威震天和擎天柱合力將那威力強大的炸彈推進太空，並在那引爆了，爆炸的威力把紅蜘蛛彈回到了地球上，威震天正在等着他呢。