ภารกิจไปดวงจันทร์ถูกนำมาเล่าใหม่ในโลกสมมติที่มนุษย์เคยค้นพบร่องรอยของจักรกลต่างดาวมาก่อนแล้ว ความลับซึ่งเก็บเงียบมานานย้อนกลับมาคุกคามโลก เมื่อออโตบอตส์ต้องทำความเข้าใจว่าเหตุใดข้อมูลสำคัญจึงถูกปิดบังจากพวกเขา
อีกด้านหนึ่ง แซมกำลังหาที่ทางของตัวเองหลังผ่านเหตุการณ์กอบกู้โลกมาแล้ว ชีวิตการทำงานไม่ได้เปิดทางให้เขาง่ายขึ้น และคาร์ลี คนรักของเขา ก็ถูกดึงเข้าไปเกี่ยวข้องกับอันตรายรอบใหม่ ไชอา ลาบัฟกลับมารับบทแซม โดยมีโรซี ฮันติงตัน-ไวต์ลีย์รับบทคาร์ลี ความรู้สึกที่ว่าเคยมีบทบาทสำคัญ แต่กลับไม่มีใครรับฟังทำให้การดิ้นรนของแซมไม่ได้จบลงพร้อมชัยชนะครั้งก่อน
การเปิดเผยเรื่องในอดีตค่อย ๆ เปลี่ยนปัญหาจากการสืบหาความจริงไปเป็นสงครามในชิคาโก ภาคนี้จึงมีทั้งปริศนาของเทคโนโลยีต่างดาวและการเอาชีวิตรอดในเมืองที่ไม่ปลอดภัยอีกต่อไป ฉากขนาดใหญ่ของไมเคิล เบย์ถูกวางบนเงื่อนไขว่าความเชื่อใจระหว่างพันธมิตรอาจไม่มั่นคงอย่างที่คิด ไม่ใช่เพียงการเพิ่มจำนวนศัตรูให้มากขึ้น
ในกลุ่มภาพยนตร์ไซไฟที่ผูกเหตุการณ์จริงเข้ากับจินตนาการ เรื่องนี้ใช้การสำรวจอวกาศเป็นประตูเข้าสู่แผนการของดีเซปติคอนส์ และเป็นบทต่อสำคัญของเส้นเรื่องแซมจากสองภาคแรก
