Cade Yeager er en bilmekaniker som skaffer seg et gammelt trailervrak han vil sette i stand. Det han ikke vet er at den rustne doningen egentlig er Autobotenes leder, Optimus Prime. Samtidig har myndighetene satt i gang en aksjon for å utrydde alle Transformers på Jorden, med ondsinnet hjelp av den mystiske, utenomjordiske skapningen Lockdown. Snart er Cade og datteren hans, Tessa, jaktet på av både Lockdown, myndighetene og de farlige Decepticons. Hvis Autobots skal ha en sjanse til å overleve, må de alliere seg med de mest fryktede av alle Transformers-robotene: De gigantiske Dinobots.