Los Angeles, 1928. Un matin, Christine dit au revoir à son fils Walter et part au travail. Quand elle rentre à la maison, celui-ci a disparu. Une recherche effrénée s'ensuit et, quelques mois plus tard, un garçon de neuf ans affirmant être Walter lui est restitué. Christine le ramène chez elle mais au fond d'elle, elle sait qu'il n'est pas son fils...

Les Autobots Bumblebee, Ironhide, Ratchet et Sideswipe menés par Optimus Prime sont de retour en action, toujours contre les maléfiques Decepticons, bien décidés à se venger de leur défaite. Dans ce nouvel opus, Autobots et Decepticons s'avèrent avoir été impliqués dans la course à l'espace que s'étaient lancés les États-Unis et l'URSS. Une course qui va remonter jusqu'à Sam Witwicky, qui aura à nouveau besoin de l'aide de ses amis robots. De nouveaux Transformers rejoignent la bataille dont l'ancien Decepticons Shockwave, devenu dictateur sur la planète Cybertron alors que les Autobots et les Decepticons poursuivent leur guerre sur Terre.

Hollywood 1927. George Valentin est une vedette du cinéma muet à qui tout sourit. L’arrivée des films parlants va le faire sombrer dans l’oubli. Peppy Miller, jeune figurante, va elle, être propulsée au firmament des stars.

Alex (Luke Wilson) est un écrivain couvert de dettes de jeu.Pour satisfaire ses créanciers et ne pas finir six-pieds-sous-terre, il doit terminer son roman en 30 jours. Il fait donc appel à Emma (Kate Hudson), une sténographe, pour terminer son manuscrit.Alors qu'Alex dicte son histoire de triangle amoureux à la charmante Emma, celle-ci remet continuellement ses idées en question. Peu à peu, les suggestions non sollicitées de la sténographe font leur chemin dans la tête de l'auteur et bientôt la vie réelle commence à imiter le roman...