在古老的塞伯坦星球上，汽车人和霸天虎正在内斗中，因为霸天虎是战斗型机器人，汽车人节节败退，霸天虎情报官声波带领军队包围了汽车人。擎天柱见情况不好，便下令让汽车人撤退，他交给大黄蜂一个任务，那就是前往地球建立基地，给汽车人留下希望的火种。此时，地球上的伯恩斯正在和队友演戏，突然被掉下来的大黄蜂炸翻。看见这个巨大的黄色机器人，虽然伯恩斯很惊讶，但还是追了上去。大黄蜂刚到地球，受损严重，只能逃跑，但最终还是被。伯恩斯拦下了，正在双方互相僵持的时候，天空中飞来一架霸天虎变得战斗机。
没等伯恩斯反应过来，霸天虎就对着伯恩斯和大黄蜂无差别攻击。大黄蜂因为战斗核心受损，被按在地上疯狂摩擦，中心的大黄蜂宁死不说出擎天柱的位置，气得对方抛下了大黄蜂的语音系统。可是反派死于话多的理论，谁也逃不掉。大黄蜂将霸天虎身上的导弹拆下来插在霸天虎的身上，引爆了他。虽然霸天虎被大黄蜂消灭了，但是爆炸也波及到了大黄蜂，机体严重受损，在即将关闭的时候扫描了一辆黄色的甲壳虫就休眠了。镜头一转，女主查莉·沃森18岁生日就要，他希望能得到一辆汽车，这大概是每个主角18岁时都想得到的东西，可惜奈何家里贫穷，只能去垃圾站拼一个报废汽车。就在垃圾场翻找的时候，黄色的甲壳虫吸引了查莉·沃森的目光，垃圾场的老板听到查莉·沃森18岁生日就要到了，就将车作为礼物送给了查莉·沃森。
为了让大黄蜂可以隐藏自己的身份，查莉·沃森把他带到了沙滩上进行特训。看着眼前这个呆萌的机器人，查莉·沃森实在无法联想到这是一辆杀戮果断的汽车人。另一边，霸天虎宏大，梅莫顺着信号已经找到了地球，并且已经和军方进行接触，他们欺骗人类，自己是宇宙护卫，需要借助地球卫星查找逃犯，实则是用卫星网络找大黄蜂。宏大，梅莫将所有电脑和网络整合在了一起，形成了一个巨大的网络。看着两个霸天虎神奇的操作，上级有了新的想法，他要求伯恩斯找到大黄蜂后就将其拆了带回来研究。
此时的大黄蜂和查莉·沃森遇到了麻烦，为了防止大黄蜂被发现，查莉·沃森将大黄蜂藏到了自己家，但是大黄蜂可能自带二哈血统，最后还不小心将手插到了插座，身体能量块被激活，这股能量很快就被宏大发现，一场针对大黄蜂的抓捕行动开始宏大，梅莫从飞机变成汽车，又变成人形，这就是传说中的三变形态。大黄蜂的核心还没有完全修复，被打得毫无还手能力，查莉·沃森上去阻拦，他们也被电晕了。
大黄蜂被抓走后，正在被严刑拷打被打倒在地的大黄蜂突然弹出了擎天柱的信号，宏大梅莫知道了汽车人的全部计划，他们准备用卫星给赛博坦的霸天虎发信号，一举摧毁地球。博士在一旁都惊呆了，赶忙将这个消息告诉伯恩斯太梅莫和踩死一只蚂蚁一样，一炮就将博士打成了江湖，干掉大黄蜂后就离开了。已经溜进来的查莉·沃森看见后用电击枪成功将大黄蜂复活，还意外地修复了核心模块。伯恩斯带着军队赶来后就进行无差别攻击，查莉·沃森也被打倒在地，大黄蜂看见后急红了眼，两下就把这些杂兵干掉。而在另一边，大天湖已经组装好了信号塔，大黄蜂见状将查莉·沃森藏进了垃圾桶，自己和冲下来的梅莫战斗。大黄蜂虽然身材比较小，但是战斗力一点也不弱，虽然梅莫靠着空中优势抵抗了一回。谁给猴子，但还是被大黄蜂干掉。
另一边，查莉·沃森偷偷爬上信号塔，拆下能量电池，宏大发现后变成飞行模式，准备攻击查莉·沃森，却被大黄蜂打了下来，两个人很快就打成了一团。虽然大黄蜂精通格斗，但是宏大的腿更长。关键时候大黄蜂一炮炸开了大坝，随着水冲来的邮轮将宏大顶到了大坝边，挤成了碎片。最后大黄蜂在山顶和查莉·沃森告别，变成了一辆超跑就驶向远方。
