La trama de la película se centra en el descubrimiento del Arca, una nave espacial oculta que contiene un arma poderosa, y la posterior batalla contra los Decepticons. Los personajes humanos se centran principalmente en Sam Witwicky (Shia LaBeouf) y su nueva novia, Carly Spencer (Rosie Huntington-Whiteley).
Si bien el motivo oficial de la ausencia de Megan Fox no se declaró públicamente, se cree ampliamente que su salida se debió a diferencias creativas con el director Michael Bay. Según se informa, hubo tensiones entre Fox y Bay durante la producción de Transformers:La venganza de los caídos (2009).
A pesar de su ausencia, el destino de Mikaela no se aborda explícitamente en la película. Se da a entender que ella y Sam se han separado.