Transformers: Revenge of the Fallen es una adaptación de videojuego del éxito de taquilla secuela de 2009 del mismo nombre y tiene algunas características de su predecesor junto con algunas características más nuevas. La historia tiene lugar dos años después de la primera película/juego, ya que los Autobots, liderados por Optimus Prime, trabajan en conjunto con un equipo de fuerzas estadounidenses y británicas llamado N.E.S.T. junto con muchos de los gobiernos de la Tierra. Su objetivo es erradicar y destruir a los Decepticons que se quedaron atrás después de la caída de Megatron, pero encuentran resistencia a cada paso.
Al mismo tiempo, el protagonista humano, Sam Witwicky, está tratando de llevar una vida normal y se dirige a la universidad sin saber que pronto él, junto con toda la Tierra, se verá envuelto en una batalla que tendrá un ejército de Decepticons esperando invadir Tierra, la resurrección de un enemigo familiar, un enemigo misterioso llamado simplemente "Los Caídos" y un secreto que puede provocar la destrucción de toda la vida en la Tierra.
Al igual que en el juego anterior, el jugador puede elegir ser Autobots o Decepticons, cada uno con su propia campaña y ubicaciones tanto de la película como de nuevas ubicaciones creadas para expandir el juego. Los eventos de cada campaña tienen elementos de la película, pero también tienen misiones adicionales que no aparecen en la película para completar el juego.
Sin embargo, a diferencia del primer juego, esta versión tiene una historia más no lineal en la que el jugador puede elegir qué misiones quiere participar en cualquier orden. Estas misiones tienen lugar en "zonas" y una vez que un jugador ha completado todas las misiones dentro de una zona, puede elegir explorar esa área en un modo de roaming libre sin tener que repetir misiones.
También hay capacidades en línea junto con contenido descargable y cinco modos multijugador diferentes. Deathmatch permite hasta ocho jugadores en un todos contra todos, mientras que Team Deathmatch tiene dos equipos de cuatro peleando. One Shall Stand es una variación de Team Deathmatch, excepto que el objetivo es eliminar al líder del equipo contrario y Control Points tiene dos equipos opuestos luchando por el control de ciertas áreas marcadas, ganando puntos por más territorios conquistados. Battle for the Shards es una variación de Capture-the-Flag en la que dos equipos buscan fragmentos de Allspark y los llevan de regreso a su base de operaciones para recibir puntos.