《变形金刚7》讲述的是宇宙大帝的仆人天灾一伙人和巨无霸军团汽车人抢夺曲速钥匙的故事。

圣猿生活的星球守护着曲速钥匙，曲速钥匙具有打开超曲速通道通往宇宙各处行星的能力。宇宙大帝派领天灾一伙人前来抢夺，圣猿让巨无霸军团带着钥匙逃走，自己则留下拖住天灾，最后圣猿牺牲，生活的星球也被大帝吞噬。但巨无霸军团带着钥匙一起逃到地球。

在美洲，年轻人诺亚和妈妈还有他的弟弟一起生活，为了付弟弟的医药费，诺亚和朋友想尽各种办法弄钱。艾琳娜是一位研究历史文物的学者，在意外中曲速钥匙显现，放出强烈能量，生活在地球的汽车人看见能量光便想利用钥匙回赛博坦。在偷车事故中，诺亚与汽车人幻影相识，汽车人希望和诺亚结盟，要他帮忙拿钥匙。跟随钥匙到达地球的天灾一伙人追踪到钥匙立刻展开争夺，艾琳娜诺亚带钥匙逃跑，汽车人守护钥匙和天灾爆发战争，汽车人大黄蜂战死，天灾拿到钥匙，这时巨无霸军团的飞剑战士出现，天灾一伙人带钥匙离开。

飞剑战士向众人讲述曲速钥匙的来源，众人以为钥匙落在宇宙大帝手里整个宇宙要完了，但殊不知，天灾拿到的只是钥匙的一半，而飞剑战士也不知道另一半钥匙的去向。看过钥匙的艾琳娜通过钥匙上的图案推理出钥匙在秘鲁神庙，众人便前去秘鲁找钥匙。在途中，诺亚产生拿到钥匙将钥匙毁掉来保护地球的想法，但这样汽车人也回不了家。

到秘鲁，诺亚艾琳娜立刻开始寻找钥匙。天灾在发现钥匙是一半后，也跟着线索到秘鲁。为保护诺亚和艾琳娜，汽车人和天灾一伙发生战争，飞剑战士被天灾打伤。诺亚和艾琳娜逃过一劫，但也没找到钥匙。在森林中，两人遇见巨无霸军团，剑拔弩张之时飞剑战士出现，制止矛盾。

原来巨无霸军团首领擎天圣将另一半钥匙从神庙转移了，他们历来在这生活，相信人类，并将钥匙交给神庙部落中的长者保管。他们拿出钥匙交给艾琳娜和诺亚。

在清晨，艾琳娜醒来，他发现飞剑战士在颤抖，努力不让自己被天灾控制，艾琳娜鼓励他，但情况不容乐观。混乱时刻，带着钥匙逃走的诺亚准备摧毁钥匙，擎天柱出现，希望他不要下手寻找两全的办法。诺亚最终也下不了手。钥匙被受控制的飞剑战士夺走，擎天圣一直追着飞剑战士，直到见飞剑战士将钥匙交给天灾，飞剑战士极力控制自己，但无济于事，他劝擎天圣了结自己，但擎天圣下不了手，失去意识的飞剑战士向自己人攻击，为保护艾琳娜擎天圣杀死飞剑战士。

拿走钥匙的天灾利用钥匙打开超时间通道。众人在悲伤之余寻求拯救的办法，擎天圣说，如果可以到达操作台输入安全代码就可以终止操作，但机会渺茫，因为知道一半钥匙代码的飞剑战士已经死去。艾琳娜通过神庙中的图案推理出代码给众人点燃希望。众人同心协力，计划汽车人巨无霸军团和天灾一伙发生战争，艾琳娜诺亚趁着战乱到操作台输入代码终止操作。

行动立刻开启，汽车人巨无霸军团和宇宙大帝手下战作一团。诺亚在通道被天灾抓住，幻影立刻赶来拯救。幻影不敌天灾为救诺亚被天灾打伤，宇宙大帝在这时开始进入地球大气层，天空出现一片阴云。在众人无望之际，诺亚的弟弟通过无线装置鼓励哥哥诺亚不要放弃，幻影这时也清醒，由诺亚掌握方向，两人合体再次展开战斗。擎天柱前来帮助，天灾向宇宙大帝寻求增援。擎天柱受困，大黄蜂不知被谁被点燃的能量救活从天而降，帮擎天柱解围，众人信心大增。

艾琳娜到达操作台笨拙输入代码终止程序，天灾生气将操作面板炸毁，擎天柱反击将天灾杀死。最后，擎天柱带着众人的希望冒着被吞噬的危险将曲速钥匙砸毁，关键时刻被诺亚擎天圣解救。

艾琳娜成了有名的考古学家，诺亚加入保护地球的美国特种部队......