距今50多年前,一艘来自赛博坦的飞船坠落月球,由此引发了美苏两国的太空竞赛。人类争相登上月球,只为一探飞船残骸中的秘密。时间回到21世纪初,经过几番征战,汽车人终于挫败霸天虎的入侵,继而与人类合作,共同保卫美丽的地球。然而发生在切尔诺贝利的就要进长沙丰区的时候,放在副驾驶座的光脑嘀嘀地鸣叫了一下,光脑从早上起来,陈源就把启动了,一直没有关闭,陈源在等弟弟的回信。事件却将尘封已久的月球计划重新摆到桌面。为了防止霸天虎找到能量柱为非作歹,擎天柱与战友飞赴月球,更从当年的飞船中救出了汽车人的先代领导者——御天敌。御天敌是能量柱的发明者,将上百根能量柱集合在一起便可制造太空桥,实现物质的瞬间传送。
忙着找工作以及和女友卡莉(罗茜·汉丁顿-惠特莉 饰)经营嗳清的山姆(希亚·拉博夫 饰)无可避免地卷入其中,他渐渐发现霸天虎的操纵一切的阴谋,却不知更大的阴谋和危机隐藏在那月影背后……