지속된 디셉티콘과의 전쟁에서 위기에 몰린 옵티머스 프라임은 중요한 임무를 가진 오토봇을 지구로 보낸다. 지구에 도착한 오토봇은 인간들에게 쫓기게 되고, 낡은 비틀로 변신해 폐차장에 은둔하던 중, 찰리라는 소녀에 의해 발견된다. 비틀을 수리하던 찰리는 자신의 낡은 자동차가 거대한 로봇으로 변신하는 놀라운 광경을 목격하고, 모든 기억이 사라진 그에게 ‘범블비’라는 이름을 지어주며 서로에게 특별한 존재가 되어간다. 하지만, 범블비의 정체를 파헤치려는 인간들과 그가 가진 비밀을 쫓는 디셉티콘의 추격과 압박은 점점 더 심해지는데…