中生代白亜紀末期、まだ恐竜が栄えていた時代の地球に謎の宇宙船団が出現。それに乗っていた何者かは謎の兵器を使い恐竜たちを金属のようなものに作り変えて行き、やがて彼らを絶滅に追いやった。それから約6,500万年後の現代、北極では金属化した恐竜の化石が発見される。

センチネル・プライムとメガトロンが引き起こしたシカゴの惨劇から5年。結果的にオートボットの協力によって地球が守られた事実をもって地球人の彼らに対する認識は変化しつつある[6]がオートボット否定派による迫害も激しくなっており、オートボットたちは姿を消していた。テキサス州でしがない廃品回収業を営む発明家ケイド・イェーガーは仕事で赴いた映画館の中で眠っていたトレーラートラックを見つけ、それを自宅に持ち帰る。さっそくケイドはそのトラックを解体しようとしたところ、それがトランスフォーマーであることを知る。
登場人物詳細は「en:List of Transformers film series characters」を参照
地球人
民間人
ケイド・イェーガー
演 - マーク・ウォールバーグ[7][8][9] / 吹き替え - 土田大本作品の主人公のひとり。テキサスにて修理解体工を営む発明家。早くに亡くした妻とはできちゃった結婚であり、そのためテッサには同じ苦労をさせたくないという思いから様々なルールを作って縛り付けようとするため、テッサから反発されている。愛車はシボレー・C-10。発明家としては失敗作ばかりで収入も少なく、家は差し押さえられる寸前で不動産屋に目をつけられ、また奨学金を打ち切られたことでテッサの大学への進学も断念しかねない状況にあった。その進学の資金を得るため部品取りに買い取った廃車の73 マーモン・キャブオーバートラクターが実はオプティマスだったことから事件に巻き込まれることになる。しかし技術者としての技量は本物であり、重傷を負ったオプティマスを短時間で戦闘可能になるまで修復したり、戦いの中で未知のテクノロジーであるトランスフォーマーたちの装備を使いこなせるようになるなど、かなり優れた才能を発揮している。サヴォイのような戦闘のプロには流石に劣るものの、身体能力も極めて高い上に、頭の回転も早い。終盤ではロックダウンの宇宙船から拝借した短剣状のプラズマガン「ダガーガン」を武器にオプティマスに加勢し、アティンジャーの妨害や、激昂したロックダウンからの反撃などに苦しめられるも、オプティマスやバンブルビーたちと協力して勝利を収めた。
テッサ・イェーガー
演 - ニコラ・ペルツ[9][10][11] / 吹き替え - 中川翔子本作品のヒロイン。ケイドの娘で卒業間近の女子高生。17歳。ケイドにより「恋人を作らない」というルールが決められているが内緒でシェーンとつきあっている（つきあって3年経っている）。自立心が強く、過保護な上にガラクタ同然の発明にうつつを抜かすケイドに対して反発することが多いが、父親のことを本心から嫌っているわけではない。終盤、オプティマスの加勢のために残ったケイドを助けるためにシェーンとバンブルビーとともに参戦し、シェーンとのコンビネーションでジャッジメントソードで貫かれたオプティマスを助けた。
シェーン・ダイソン
演 - ジャック・レイナー[9][11][12] / 吹き替え - 早志勇紀本作品の主人公のひとり。アイルランド系アメリカ人のレースカードライバーで、テッサの恋人。20歳。卓越した運転技術を持っており、「KSI」から襲撃を受けていたケイド一行を救うなど度胸が据わった性格だが、肝心な時に腰が引けてしまうなど、若さゆえの未熟な一面を見せることもある。アイルランド人風の外見からかケイドに「アイリッシュパブ（Lucky Charm、Leprechaun）」呼ばわりされて露骨に嫌われていたが、シェーン本人はケイドと同じくテキサスの出身。父親とは5歳のころに生き別れた過去を持つ。愛車はシボレー・ソニックで玩具版ではオートボットのロールバーへと変形する。
ルーカス・フラナリー
演 - T・J・ミラー[13] / 吹き替え - 佐藤せつじケイドの友人で共に修理解体工を営む。