De verhaallijn van de film concentreert zich op de ontdekking van de Ark, een verborgen ruimteschip met daarin een krachtig wapen, en de daaropvolgende strijd tegen de Decepticons. De menselijke karakters zijn vooral gericht op Sam Witwicky (Shia LaBeouf) en zijn nieuwe vriendin, Carly Spencer (Rosie Huntington-Whiteley).
Hoewel de officiële reden voor de afwezigheid van Megan Fox niet publiekelijk werd bekendgemaakt, wordt algemeen aangenomen dat haar vertrek te wijten was aan creatieve meningsverschillen met regisseur Michael Bay. Er waren naar verluidt spanningen tussen Fox en Bay tijdens de productie van Transformers:Revenge of the Fallen (2009).
Ondanks haar afwezigheid komt Mikaela's lot niet expliciet aan bod in de film. Er wordt gesuggereerd dat zij en Sam uit elkaar zijn gegaan.