Transformers: Ay'ın Karanlık Yüzü, serinin üçüncü filmi olarak, Otobotlar ve Decepticonlar arasındaki savaşın Dünya'dan sonra Ay'a taşınmasını konu alır. Filmin hikayesi şu şekilde özetlenebilir: 1961 yılında, bir Cybertron uzay gemisi, büyük savaştan kaçarak Ay'ın karanlık yüzüne iner. Sentinel Prime'ın kullandığı bu gemi, Cybertronlar için hayati önem taşıyan bir teknolojiyi taşımaktadır. NASA, Ay'a ilk insanı gönderme projesine başlar ve 1969'daki Apollo 11'in macerası başlar. Günümüze gelindiğinde, Optimus Prime, bu çok gizemli Cybertron gemisini keşfeder ve insanların yıllardır Autobot'lara yalan söylediğini anlar. Decepticonlar'dan önce bu teknolojiye ulaşmak için büyük bir yarış başlar. Film, aynı zamanda insanoğlunun yaptığı bir hata sonrası dünyanın tarihinin en büyük savaşına tanıklık etmesini de anlatır.