魔方是机械生命体的源泉，原本机械生命种族过着和平的生活，直到霸天虎一族为了争夺魔方发动战争，家园被毁，魔方也流落到了地球
一支作战小队执行完任务回到驻扎地，霸天虎小队成员对驻地发动侵略
霸天虎凭借强大战力毁坏驻地并窃取大量军事资料
山姆是一名高中生，在课堂上讲述自己家族人物，关于自己的曾曾祖父带领水手在极地探险的故事，还打算售卖曾曾祖父的眼镜
山姆跟老师商量下终于拿到A的成绩，他老爸答应给他买车，一开始还逗他，让他以为准备给他买保时捷，其实只是去旁边的二手车市场
山姆看中了一辆车，这车是大黄蜂变的，一开始老板开的价格比较高，大黄蜂开启音波震荡把老板吓坏了，立刻降价成交。另一边，之前驻地被攻击，资料被窃取，唯一留下的线索是一段音频，军事领导层请来专家们分析
军事基地收到攻击居然连是谁干的目前都不知道，这让很多官员很头疼，各部也进入备战状态。本以为被毁驻地全军覆没，但其实有几名幸存者。山姆这边，有了车子当然要去兜风，于是叫上好友去公园
山姆在公园见到米凯拉，米凯拉的男友不喜欢山姆，两人差点动手
米凯拉组织下两人没有发生冲突，米凯拉想开车但男友不同意，米凯拉转身就走，山姆的机会来了，于是丢下好友要送米凯拉回家
路上大黄蜂为增进二人感情做出不少努力挺搞笑的，甚至故意半路抛锚，特懂车的米凯拉打开车盖，引擎好帅
山姆劝米凯拉和男友分手，米凯拉想走回去，大黄蜂马上让引擎恢复，电台放出道歉的歌曲，才挽回。山姆把米凯拉送回家后觉得超喜欢自己的车
另一边，霸天虎小型机器人凭借高超的伪装技术登上了空军一号，继续窃取军事资料，以极高的效率查到了山姆的位置，因为山姆曾曾祖父的眼镜上记录着魔方的位置
半夜大黄蜂自己跑了，山姆以为车被偷了，骑上自行车追并且报警，他看到自己的车变成机器人站了起来并向天空发信号，把他吓坏了。警察赶到看这孩子胡言乱语的就把山姆带回警局
山姆说自己的车活了，当然没人信，还以为他嗑药了，山姆老爸把他从警局捞了出来
霸天虎为了阻止幸存者把他们的存在告知天下失去隐蔽性，派小队成员追杀，幸存者找到了电话请求支援
战机强大的火力压制下霸天虎队员被击溃，幸存者们乘坐直升机回家
分析员自己搞不定对那段音频的分析于是将资料偷偷带走，去找更厉害的高手其实这是违法的，高手破译后只看到了一点点信息内容就被FBI逮捕了
大黄蜂想把事情原委告诉山姆于是一直追他，惊恐的山姆在逃跑时翻车被米凯拉看到，山姆好不容易遇到警车以为有救了，结果警车居然也是霸天虎，问山姆眼镜的下落
米凯拉也骑车赶来，稀里糊涂的就卷入逃跑，两人乘坐大黄蜂逃，后面警车霸天虎追
相比这个追击的霸天虎，大黄蜂战力更胜一筹，两人选择相信大黄蜂上车，路上大黄蜂扫描一辆跑车，然后变成了一模一样的豪华跑车，帅爆了，山姆二人很激动
大黄蜂带他们来到汇合点，其他几名汽车人以陨石的状态降临地球，看来大黄蜂作为先锋打头阵
几名汽车人通过扫描变成了不同类型的汽车，为首的是红色卡车擎天柱
擎天柱通过投影给二人讲了他们的历史和来此的目的
当年霸天虎首领威震天将魔方坐标刻在了山姆曾曾祖父的眼镜上，因为威震天不慎被冰冻，等待同伴支援
一旦威震天拿到魔方，他会建造大量军队，地球就毁了，所以要先一步拿到魔方，汽车人拜托山姆回家找眼镜。另一边两个年轻的分析专家正在被FBI审问
山姆爸妈因为他回家晚很生气，想让山姆禁足，情况紧急，山姆只顾着回房间找眼镜
汽车人属于急性子，一直催促山姆，搞得山姆手忙脚乱的弄出很大动静，山姆爸妈来山姆房间查看问他怎么回事
正当山姆不知道如何回答时米凯拉出来救场，山姆爸妈一看这是儿子有女朋友的节奏啊而且人家还这么漂亮，顿时两人很高兴，不在责问山姆。山姆终于找到眼镜，突然一群穿黑西装的政府官员到来
探员一扫描山姆得知他跟外星人有接触立刻带走，路上汽车人将山姆等人救下并将几个探员拷了起来
经验老道的探员很快叫来了支援，汽车人因本着不能伤害人类受到限制，大黄蜂被抓，山姆在逃跑中眼镜掉了
山姆和大黄蜂都被抓，擎天柱捡起眼镜，准备伺机营救大黄蜂
现在要面对外星人的形势已经很明了了，探员召集接触过外星人以及有分析能力的人来秘密基地
汽车人通过眼镜得知魔方就在秘密基地的地底下，大黄蜂也在那
众人见到了魔方，山姆说不能让霸天虎们拿到魔方，不然地球就完了
霸天虎小队侦察能力何等之强，各个小队成员立刻前往魔方所在地
大量霸天虎成员正在朝这里集结，就连小型机器人也渗透进来把威震天解冻
人们意识到需要依靠汽车人才能和霸天虎抗衡，立刻释放大黄蜂，此时威震天也从冰冻中苏醒
双方大战一触即发，长官让高手发指令给空军司令部提供支援
汽车人与霸天虎的追逐战中，擎天柱作为首领展现出强大战力
敌人很强大，大黄蜂在战斗中腿部受伤无法行走
大黄蜂把魔方交给山姆，让山姆把魔方带到屋顶交给空军把魔方运走，决不能让霸天虎拿到
山姆狂奔向屋顶，途中汽车人掩护，威震天紧追不舍，米凯拉把大黄蜂勾在拖车上，她开车，大黄蜂射击，配合相当默契
山姆冲上房顶正准备把魔方交给空军，威震天一发导弹打了过来，飞机坠毁，山姆被逼的无路可逃
山姆摔下屋顶，幸好擎天柱及时赶到接住了他
军方战机终于赶来支援，强大的火力压制了霸天虎们，山姆趁着威震天与擎天柱战斗的喘息之际，用魔方的能量将威震天击倒，就此，霸天虎一方败北
大黄蜂作为山姆的守护者继续留在了山姆身边，军方官员就外星人事件进行一系列总结研究颁布措施，威震天被封锁在深渊海沟，由战舰看守，山姆和米凯拉走到了一起
擎天柱带领着汽车人们暂时留在地球，并呼叫了在宇宙中流浪的汽车人们，他们在此守候，等待。影片在擎天柱的经典背影中结束
