Après avoir acquis sa première voiture, une camaro 1976, l'adolescent Sam Witwicky entreprend de faire la conquête de Mikaela, une fille de son école plus dégourdie que lui. Mais au cours d'une balade, les deux jeunes découvrent que le véhicule est en fait un robot polymorphe, nommé Bumblebee. Celui-ci est venu de sa planète dévastée pour trouver un cube d'une extrême puissance, qui s'est écrasé dans l'Arctique il y a mille ans, en même temps que celui qui le transportait, le robot Megatron. Or, en tant qu'arrière-petit-fils de l'explorateur qui a découvert le cube au XIXe siècle, Sam est en mesure de connaître l'endroit où le gouvernement l'a caché. L'adolescent aide alors Bumblebee et ses congénères Autobots à le détruire avant que leurs ennemis les Decepticons, disciples du maléfique Megatron, ne s'en emparent pour contrôler l'univers...