Il film è ambientato nel 1987 quando, in fuga dal pianeta Cybertron dove impera la guerra con i Decepticon, Bumblebee trova rifugio in una discarica in una piccola città balneare della California. Charlie (Hailee Steinfeld), alla soglia dei 18 anni e alla ricerca del suo posto nel mondo, scopre Bumblebee sfregiato dalle battaglie e inutilizzabile, ma ancora sotto forma di un grazioso Maggiolino giallo.
La ragazza non ha alcuna idea che sta portando nel garage di casa sua un robot alieno.
Quando Bumblebee si rivela, tra loro nasce un'inaspettata amicizia che sarà messa a dura prova dall'Agente Burns (John Cena) e dal governo americano, alleatosi con i Decepticons per rintracciare questo Autobot giallo che apparentemente rappresenta una minaccia per tutti. Il film è sia uno spin-off della saga dei Transformers sia un prequel che ci permette di scoprire come Bumblebee abbia perso la voce e sia costretto a esprimersi captando le trasmissioni satellitari. Il look anni 80 richiama direttamente i Transformers così come li abbiamo conosciuti all'epoca, con la serie animata e i giocattoli.