Paramount et Dreamworks ont annoncé le 29 juin 2011 comme date de sortie d'un 3e Transformers avant l'achèvement de Transformers 2. Michael Bay a répondu : « J'ai dit que je prenais une année sans Transformers. Paramount s'est trompé dans la date de Transformers 3-ils me l'ont demandé au téléphone-j'ai dit oui pour le 4 juillet , mais 2012, pas 2011. Cela signifierait que je devrais le préparer dès septembre. Pas question. Mon cerveau a besoin d'un break loin de robots guerriers ». Comme dans Transformers 2, Orci a refusé de garantir si lui-même et Kurtzman reviendraient pour une suite, car « ils risquent de s'encrouter ». Orci a mentionné qu'il aimerait qu'Unicron fasse son entrée dans la saga. Le co-scénariste a aussi déclaré que se pencher davantage sur une transformation triple serait intéressant.
Le 1er octobre 2009 Michael Bay a révélé que Transformers 3 était déjà en pré-production, et que la date de sortie planifiée serait effectivement le 1er juillet 2011 et non 2012. Ehren Kruger est également impliqué cette fois encore dans l'écriture du scénario. Shia LaBeouf interprêtera également de nouveau son rôle de Sam alors que Megan Fox sera remplacée par le top modèle Rosie Huntington-Whiteley, Roberto Orci et Alex Kurtzman, scénaristes des deux premiers, n'écriront pas le troisième épisode.
Dans un bonus caché du Blu-Ray de Transformers 2, Bay fait part de son intention de ne pas faire Transformers 3 forcément plus long que le 2, mais plutôt de creuser un peu plus le mythe, donner plus de profondeur aux personnages, et le rendre plus sombre et émouvant que ses deux prédécesseurs. La vidéo montre également quelques images d'Unicron.
Le 26 février 2010, Michael Bay dit sur son site que le film sera tourné a Chicago et a Moscou, et confirme que James Avery fera bien la voix de l'Autobot Silverbolt.
Le 9 mars 2010, des planches de dessins ont été dévoilées : on peut apercevoir Optimus Prime sur Cybertron et l'interieur d'un corps organique, laissant présager l'apparition d'Unicron.