En un mundo donde la guerra entre Autobots y Decepticons ha dejado su huella, un pequeño y destrozado vehículo amarillo se encuentra al borde de la destrucción. Abandonado y en refugio en un desarmadero de coches de California, el optimista Bumblebee se esconde de las fuerzas que lo persiguen. Cuando una joven llamada Charlie, que acaba de cumplir 18 años y está lidiando con las complicaciones de la vida, lo descubre, su vida da un giro inesperado. Esta chica, amante de los coches y fascinada por la mecánica, ve en él una oportunidad de rescatar algo extraordinario.

En un futuro no muy lejano, la tripulación del USS Enterprise se encuentra en su tercer año de misión para explorar nuevos mundos. Después de un viaje alucinante hacia una zona inexplorada del espacio, el equipo se topa con una gigantesca estación espacial que parece ser una trampa mortal. Todo se desata cuando un enemigo poderoso, Krall, ataca la nave en un intento de capturar un artefacto de gran valor.