影片的剧情围绕着一个关键的能量源展开,军方与汽车人达成了秘密合作计划，意图利用这个能量源保护地球免受霸天虎军队的威胁，这一计划正面临被取消的危险，霸天虎的领袖威震天（Soundwave）和红蜘蛛（Red Spy）重新复活，带领他们的军队密谋夺取能量源，试图在地球上掀起一场新的腥风血雨。
主人公萨姆（希安·拉波夫饰）告别了相恋的女友米凯拉（梅根·福克斯饰），开始了自己追求的DX生活，命运似乎对他施加了特殊的诅咒，萨姆身上带着一块神秘的魔方碎片，这个碎片似乎在通过原始的能量影响着他，让他产生了各种奇异的幻觉和想法。
为了解开魔方碎片的秘密,萨姆不得不面对霸天虎军队的追击，在这一过程中，他得到了室友里奥（雷蒙·罗德里格斯饰）和“机器战士”西蒙斯（约翰·托尔托罗饰）的帮助，他们决定前往埃及，寻找能量源的线索，在金字塔中，他们终于找到了能量源，但此时，霸天虎军队也已经赶到了埃及。
在埃及的黄金沙漠中,善与恶的力量展开了最后的决战，在这场殊死搏斗中，擎天柱（Optimus Prime）为了保护萨姆而牺牲，萨姆在巨大的牺牲精神下，重新找到了自己的使命，他带领人类与汽车人共同对抗霸天虎军队，守护了地球的和平。
《变形金刚2》不仅延续了经典的变形金刚元素，更通过深刻的情感刻画和紧张的剧情，展现了人与机器之间的纠葛与合作，影片中的每一个动作场面都令人耳目一新，幕后花絮也充满了感动与趣味，军人演员们为电影投入了大量热情，他们希望自己的孩子们能在银幕上看到自己与变形金刚们作战的场景，而在拍摄间隙，工作人员收集到的黄铜弹壳也成为了拍摄背后的一个有趣小故事，有人调侃这些弹壳可以用来换取大量的啤酒。
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