Murray (Woody Allen) é um senhor de idade que, durante uma conversa sobre sexo, diz que conhece um gigolô. Ao saber o quanto poderia ganhar como cafetão, ele tenta convencer seu amigo, Fioravante (John Turturro), a entrar para o ramo. Só que ele é um pacato jardineiro e não quer se envolver em algo do tipo. Após muita insistência de Murray, Fioravanti topa fazer um programa com a doutora Parker (Sharon Stone), que está bastante insegura por ser a primeira vez que trai o marido. O sucesso do encontro faz com que a fama de Fioravanti corra entre as amigas da doutora, assim como ele mesmo passa a notar melhor as qualidades da nova profissão.

Sam Witwicky e sua nova namorada, Carly, entram na briga quando os Decepticons renovam sua guerra contra os Autobots. Optimus Prime acredita que ressuscitar o antigo Transformer Sentinel Prime, ex-líder dos Autobots, pode levar à vitória. Essa decisão tem consequências devastadoras e a guerra parece pender a favor dos Decepticons, causando um conflito épico em Chicago.

O astro das corridas, Relâmpago McQueen, e o carro-guincho, Mate, viajam para disputar o primeiro Grand Prix Mundial, que irá revelar o carro mais veloz do planeta. Nessa jornada imperdível, Mate se envolve com um grupo de espionagem e vive grandes aventuras com seus amigos.

Passaram-se dois anos desde que Sam Witwicky e os Autobots salvaram a raça humana e tentam ter uma vida normal: Sam está começando a faculdade, enquanto os Autobots trabalham com uma organização militar secreta e tentam construir uma casa para eles na Terra. Porém, um antigo Decepticon conhecido como 'The Fallen' aparece para se vingar, então Sam e sua namorada Mikaela precisam desvendar a história dos Transformes e achar um caminho para derrotá-lo.

Quando o primeiro carro de Sam Witwicky se revela um robô alienígena, ele se torna uma parte fundamental da batalha contra os terríveis Decepticons para salvar a Terra.