賽博創星是一顆居住著具有意識的機器人星球，這些機器人依賴一種名為「能量晶體」（Energon）的物質作為燃料，並配備「變形齒輪」，可以轉變為載具形態。在首都鐵堡城中，一名缺乏變形齒輪的勞工機器人奧利安·派克斯偷偷潛入檔案館，觀看了有關至尊的紀錄片，得知至尊是由創造者普萊瑪斯直接製造的首批變形金剛。此時，檔案館保安發現他並將其逮捕，但他的朋友兼勞工同事D-16救了他。後來，他們工作的晶體礦場發生坍塌，導致同事爵士被困，派克斯與D-16成功救出爵士後，監督者黑雲將責任歸咎於他們的上司艾莉塔-1，並將她降職。
賽博創星的領袖御天至尊此時剛從地表探險歸來，宣稱已擊退入侵者五面怪（Quintesson），並舉行比賽大肆慶祝。派克斯與D-16為了證明自己的實力，非法使用噴射背包進行表演，但仍以失敗告終。儘管御天至尊承諾獎勵他們並提升士氣，憤怒的黑雲卻將他們降到垃圾焚燒廠。在那裡，他們遇見了古怪的B-127。在垃圾中，他們意外發現一塊晶片，包含至尊鈦師傅的求救訊息。於是，派克斯說服D-16和B-127跟隨他前往地表的坐標，並說服暗中跟隨的艾莉塔一同前往。
在坐標顯示的洞穴內，眾人發現了至尊與五面怪戰鬥的遺跡，當中還有其他至尊的遺骸，包括D-16所崇拜的天震尊（Megatronus Prime）的頭顱。他們最終找到了處於停機狀態的鈦師傅，並用攜帶的能量晶體重啟了他。鈦師傅透露御天至尊背叛了其他至尊，並向五面怪提供能量晶體以換取對賽博創星的統治權，同時剝奪勞工的變形齒輪以利控制。鈦師傅給予他們變形齒輪，使他們能變形，並提供了揭露御天至尊背叛的證據晶片。不久，御天至尊的部隊趕到，捕獲並殺害了鈦師傅。
小隊決定返回鐵堡城揭露御天至尊的真相，但被至高守衛俘虜。D-16以武力擊敗天王星並指揮至高守衛，然而，派克斯對D-16的暴力手段逐漸感到不安。御天至尊的部隊找上他們，在戰鬥中，D-16、B-127及部分至高守衛被俘，證據晶片也被摧毀。
在艾莉塔的鼓舞下，派克斯集結剩餘的至高守衛並返回鐵堡城拯救戰友。到達後，派克斯號召其他勞工一同反抗，而艾莉塔則利用廣播黑寡婦的記憶錄音來揭發御天至尊的陰謀。最終，派克斯與D-16因是否處決御天至尊發生爭執，但憤怒的D-16決意處死御天至尊，並在擊中派克斯後，冷酷地看著他墜入深淵，隨即將御天至尊撕裂致死。D-16隨後奪走御天至尊體內屬於天震尊的變形齒輪，自稱為「密卡登」，並命令至高守衛摧毀鐵堡城。
派克斯的遺骸墜入深淵後，被賽博創星的內核捕獲，普萊瑪斯與至尊們的靈體認可了他的犧牲，賦予他領導矩陣，使他以「柯博文」之名復活。柯博文回到地面後，運用領導矩陣的力量擊敗了強化後的密卡登，並放逐他及至高守衛。隨後，柯博文利用矩陣恢復勞工們的變形齒輪及賽博創星的能量儲備，並將追隨他的機器人命名為博派金剛，向五面怪發出警告。在片尾彩蛋中，密卡登將其追隨者命名為狂派金剛，並向博派金剛宣戰。
