Ein dritter Transformers-Film wurde Michael Bay von Paramount angekündigt, bevor er bereit war. Bay erinnert sich, dass er sich auf einen Veröffentlichungstermin vom 1. Juli einigte, in der Annahme, es bedeute 2012, realisierte aber erst später, dass Paramount 2011 meinte.
Die Original-Drehbuchautoren Roberto Orci und Alex Kurtzman lehnten es ab, für den dritten Film zurückzukehren, da sie fanden, dass die Franchise frische Impulse verdiente, und ließen Ehren Kruger als einzigen ausgewiesenen Drehbuchautor zurück.
Ein verstecktes Blu-ray-Extra von Revenge of the Fallen deutete den Bösewicht Unicron für ein mögliches Transformers 3 an, aber die Filmemacher gaben letztendlich jeden Plot mit dem planetenfressenden Transformer auf.
Michael Bay war anfangs widerwillig, in 3D zu drehen, da er es für unvereinbar mit seinem aggressiven Filmstil hielt, wurde aber nach Gesprächen mit Avatar-Regisseur James Cameron überzeugt, der seine technische Crew auslieh und 3D mit einem "Spielzeug" verglich, das Emotion und Charakter hinzufügt.
Megan Fox kehrte nicht für den Film zurück, nachdem sie Michael Bays Arbeitsmoral mit Adolf Hitler verglichen hatte; Bay behauptete später, dass Produzent Steven Spielberg ihm befohlen habe, sie zu entlassen, eine Aussage, die Spielberg bestritt.
Der erfahrene Transformers-Synchronsprecher Corey Burton sollte ursprünglich den Charakter Shockwave reprisen, nachdem er die Figur in früheren Serien vertont hatte, lehnte aber aufgrund von Zeitplan- und Desinteresse-Problemen ab, woraufhin die Rolle an Frank Welker ging.
Leonard Nimoy vertonte den neuen Charakter Sentinel Prime, was mehrere absichtliche Star-Trek-Referenzen im Drehbuch auslöste, einschließlich Sentinel, der Specks Zeile "Das Wohl der Vielen wiegt schwerer als das Wohl des Einzelnen" zitiert, und Bumblebee, der Specks "mein Freund"-Zeile aus Star Trek II widerholt.
Während der Dreharbeiten in Hammond, Indiana, riss ein Stahlseil von einem gezogenen Auto ab und traf das Auto eines Statisten, was schwere Hirnverletzungen verursachte; Paramount einigte sich später mit seiner Familie auf 18 Millionen Dollar.
Bei den Dreharbeiten einer Verfolgungsszene in Washington, D.C., fuhr eine Polizei-K9-Einheit mit einem SUV versehentlich auf den Camaro auf, der Bumblebee darstellt, und beschädigte das Auto schwer, nachdem der SUV versehentlich das geschlossene Filmgelände betrat, während er auf einen Bombenalarm reagierte.
Das Rendern der riesigen Decepticon-Kreatur Driller dauerte bis zu 122 Stunden pro Frame, und die Sequenz, in der sie einen computergeneriert Wolkenkratzer zerstört, erforderte 288 Stunden pro Frame unter Verwendung von ILMs gesamter Render Farm.
ILM stützte das Gesichtsdesign von Sentinel Prime teilweise auf Schauspieler Sean Connery, bevor Leonard Nimoy besetzt wurde, woraufhin die Effekte angepasst wurden, um Nimoys Leistung einzubeziehen.
Der Film verwendet recyceltes Filmmaterial aus Michael Bays früherem Film The Island (2005) wieder, wobei ein Muster fortgesetzt wird, nachdem Bay bereits Filmmaterial aus seinem Film Pearl Harbor im ersten Transformers-Film wiederverwendet hatte.
Skids und Mudflap wurden absichtlich aus Hauptrollen herausgeschnitten, nachdem es Gegenwehr zu ihrer Komödie in Revenge of the Fallen gab, wobei Bay öffentlich 25.000 Dollar darauf wettete, dass die Charaktere nicht erscheinen würden; sie hatten am Ende nur einen kurzen Auftritt im Fahrzeugmodus.
