成功阻止了霸天虎和汽车人两派变形金刚的对决，拯救了全世界的两年后，他被视为英雄人物，他还是一个青少年，对于即将要上大学这件事充满了焦虑，尤其是要离开他的女友米凯拉·贝恩斯（梅根·福克斯饰）以及第一次离开他的父母。他也必须向留下来守护他的变形金刚大黄蜂解释，他不希望他跟他去大学，因为山姆只想要过一个平凡的大学生涯，他这么做，就必须抛开他的宿命。正当山姆想要尽可能把之前被卷入变形金刚大战的事件撤底忘记的那场大战却造成了很多改变。第七区被政府关闭，而忠心耿耿的西蒙斯干员（约翰·特托罗饰）则被开除。一个被称为NEST的单位取代了第七区，他们利用威廉姆·雷诺克斯队长（乔什·杜哈明饰）以及爱普斯（泰瑞斯·吉布森饰）曾经和霸天虎交过手的经验，和汽车人携手合作，避免霸天虎肆虐地球。只可惜短视的美国政府国家安全局顾问只想掌控美国所有的国防单位以及它们的力量，他认为NEST是无关紧要的单位，因为霸天虎不再构成威胁，打算关闭NEST。他认为人类不该卷入汽车人与霸天虎的纷争。
当山姆好不容易甩掉一直对他碎碎念的父母，来到他的宿舍寝室时，却发现他的室友里奥除了是个计算机的宅男以外，也无所不用其极地想要把大学的校花爱丽丝（伊莎贝尔·卢卡斯饰）泡到手。这时候山姆的脑海突然像被闪电击中一样，看到一幕一幕的影像从眼前闪过。他很怕自己像他的祖父一样发疯了，一开始死也不肯说出这个秘密，后来才发现出现在他脑海中的这些符号**不容忽视。这下子他原来打算过平凡生活的计划又泡汤了，山姆再度被卷入“汽车人”与“霸天虎”的大战，这次会影响整个宇宙的命运，而山姆却不知道，这场正邪之战的关键就掌握在他手中。靠着他的好友、他在NEST的战友，甚至靠着他的父母的帮忙，山姆终于接受维特维奇家族与生俱来的责任，不再逃避他必须承担的责任，也真正学会没有牺牲就没有胜利的意义