Os roteiristas Roberto Orci e Alex Kurtzman, que escreveram os dois filmes anteriores Transformers e Transformers: A Vingança dos Derrotados, recusaram o convite de participar deste título, alegando uma agenda lotada com outros projetos.
Assim que Megan Fox foi demitida, as atrizes Amanda Seyfried, Anna Kendrick, Gemma Arterton, Amanda Seyfried, Ashley Greene, Hayden Panettiere, Vanessa Hudgens, Scarlett Johansson, Mila Kunis, Blake Lively, Carey Mulligan, Emily Blunt, Lucy Hale, Katie Cassidy, Heidi Montag Brooklyn Decker, Miranda Kerr, Bar Refaeli, Amber Heard, Camilla Belle, Emmanuelle Chriqui, Julianne Hough e Jessica Lowndes estiveram cotadas para fazer o par romântico de Sam. No entanto, a desconhecida Rosie Huntington-Whiteley foi a escolhida.
O ator Tony Todd, que emprestou sua voz para o personagem Fallen em Transformers - A Vingança dos Derrotados, estava escalado para um personagem humano nesta aventura, mas o papel acabou saindo do roteiro.
O ator James D. Weston II, que fez um oficial do Pentágono em Transformers (2007), volta como um agente de operações especiais sob o comando do Major Lenox (Josh Duhamel).
James Avery é o segundo ator do seriado "Um Maluco no Pedaço" (The Fresh Prince of Bel-Air) a estrelar um filme de Michael Bay. O primeiro foi Will Smith em Os Bad Boys.
Filmado nos Estados Unidos, em estados como Michigan, no Kennedy Space Center da Flórida, Indiana, Califórnia, Wisconsin, em Washington, Columbia, e também no Johnson Space Center do Texas.
Durante as filmagens que aconteciam em Washington, Estados Unidos, o Chevrolet Camaro 2011 (Bumblebee) bateu em um carro da polícia (unidade canina) que atendia um alerta de bomba no local. Os policiais acabaram sofrendo algumas lesões no acidente e o Camaro, danos consideráveis, mas foi possível continuar os trabalhos com carro substituto.
Foi criado um escritório falso somente para auxiliar a destruição no ataque dos Decepticons.
Mudanças aconteceram nos Autobots: Bumblebee passou a ser um Chevrolet Camaro 2011, Ratchet teve sua cor modificada para verde mais claro e Sideswipe virou um Chevrolet Corvette Centennial conversível.
> Nascar
Os Wreckers (Destruidores) tem como modo alternativo os carros da NASCAR semelhantes aos dos pilotos Juan Pablo Montoya (nº 42), Dale Earnhardt, Jr. (nº 88) e Jimmie Johnson (nº 48).
Com a crescente popularidade e também polêmica em torno do uso do 3D nas novas produções, a Paramount/Dreamworks forçaram a barra para que o filme fosse filmado com a tecnologia ou convertido posteriormente. Michael Bay chegou a fazer chacota com o recurso e condenou o resultado das conversões em diversas entrevistas. Vince Pace, das câmeras Pace 3D desenvolvidas junto com James Cameron, juntou-se a equipe de Bay em Julho de 2010.
> Série de TV
O visual de Optimus Prime visto no trailer lembra o seriado "Transformers" (1984), com uma faixa decorativa em sua lateral.
A personagem Carly (Rosie Huntington-Whiteley) foi inserida na segunda temporada da série.
Precedido por Transformers (2007) e Transformers - A Vingança dos Derrotados (2009).
Transformers: O Lado Oculto da Lua completa a primeira trilogia do cineasta Michael Bay.