En la Los Ángeles de 1928, la vida de Christine Collins toma un giro devastador cuando su hijo, Walter, desaparece misteriosamente. Desesperada, se une a la búsqueda y, tras varios meses de angustia, la policía finalmente le presenta a un niño que aseguran es su hijo. Sin embargo, Christine niega la afirmación, convencida de que el chico no es Walter. A pesar de su insistencia, las autoridades, motivadas por un deseo de cerrar el caso, le exigen aceptar la situación. Atrapada entre el dolor y la impotencia, decide luchar y buscar la verdad sobre el destino de su hijo.

En un mundo donde la lucha entre robots alienígenas se desata en la Tierra, un joven llamado Sam Witwicky se convierte en la clave para la supervivencia de la humanidad. Sam, un adolescente común que acaba de conseguir su primer auto, se ve envuelto en una épica batalla entre dos facciones de robots: los Autobots, que buscan proteger nuestro planeta, y los Decepticons, que están decididos a apoderarse de una poderosa fuente de energía conocida como "AllSpark".