La historia comienza años después de la devastadora batalla entre Autobots y Decepticons en Chicago, que dejó la ciudad en ruinas. La humanidad, temerosa de los robots transformadores, ha decidido darles la espalda y cazarlos. En medio de este entorno hostil, Cade Yeager, un inventor desempleado, descubre un antiguo camión que no es más que Optimus Prime, el líder de los Autobots, quien ha estado escondido. Al darse cuenta de lo que ha encontrado, Cade se une a su hija, Tessa, y a su amigo Shane para proteger a Optimus de los cazadores de Autobots.
Mientras tanto, una enorme corporación tecnológica, liderada por el villano Lockdown, y la CIA están tras la pista de los Transformers, con la intención de aprovechar su tecnología para sus propios fines oscuros. Con el mundo en contra de ellos, Cade y sus amigos se embarcan en una épica aventura para salvar a los Autobots de ser exterminados, al mismo tiempo que deben enfrentar a nuevos y poderosos enemigos.
En su camino, la lucha entre los Autobots y Decepticons vuelve a encenderse, y un nuevo capítulo en la historia de la guerra se desenlaza, con la introducción de los Dinobots, unos seres prehistóricos que añaden un giro inesperado a la batalla. La lealtad, la valentía y las elecciones difíciles se convierten en el hilo conductor de esta película llena de acción, explosiones espectaculares y, por supuesto, transformaciones impresionantes.