50多年前，塞伯坦的一艘宇宙飞船坠入月球，引发了美苏之间的太空竞赛。人类争先恐后地登陆月球，只是为了发现宇宙飞船残骸中的秘密。功夫回到21世纪初。几经建立，汽车人终于挫败了霸天虎的入侵，进而与人类合作，共同保护美丽的地球。然而，切尔诺贝利发生的事件使长期停滞的月球计划重新回到了桌面上。为了不让霸天虎找到能量柱作恶，擎天柱和战友们飞上了月球，甚至从当年的飞船上救出了汽车人的前任领袖——宇天敌。余天地是能量柱的发明者。将数百个能量柱聚集在一起，就可以打造出一座空间桥梁，实现物质的瞬间转移。山姆（希亚·拉博夫饰）忙于找工作，准备与女友卡莉（罗伊·胡蒂格托-怀特利饰）恋爱，不可避免地卷入其中。发现霸天虎操纵一切的阴谋，却不知道隐藏在月影背后的更大阴谋和紧急情况……
