Die Handlung des Films konzentriert sich auf die Entdeckung der Arche, eines versteckten Raumschiffs mit einer mächtigen Waffe, und den anschließenden Kampf gegen die Decepticons. Die menschlichen Charaktere konzentrieren sich hauptsächlich auf Sam Witwicky (Shia LaBeouf) und seine neue Freundin Carly Spencer (Rosie Huntington-Whiteley).
Obwohl der offizielle Grund für die Abwesenheit von Megan Fox nicht öffentlich genannt wurde, wird allgemein angenommen, dass ihr Weggang auf kreative Differenzen mit Regisseur Michael Bay zurückzuführen war. Berichten zufolge kam es während der Produktion von Transformers:Die Rache (2009) zu Spannungen zwischen Fox und Bay.
Trotz ihrer Abwesenheit wird Mikaelas Schicksal im Film nicht explizit thematisiert. Es wird angedeutet, dass sich ihre und Sams Wege getrennt haben.