Tecrübeli yarışçı Şimşek McQueen, elde ettiği bütün başarılara rağmen artık yeni nesil yüksek teknoloji ürünü arabaların gerisinde kalmaya başlamıştır. Özellikle de çaylak Jackson Storm, ortalığı kasıp kavururken herkes McQueen’in pabucunun artık dama atıldığını düşünmektedir. Ancak eski şampiyon, yeni yarış teknisyeni Cruz Ramirez’in de yardımlarıyla daha hızlı olamasa da daha akıllı hareket ederek Storm’u geçip Piston Kupası’nı alabilmek için yeniden bir şans yakalayacaktır.

Yeni nesil hızlı yarış arabaları tarafından gafil avlanan efsanevi Şimşek McQueen, sevdiği sporda aniden bir kenara itilmiştir. Oyuna geri dönmek için hevesli genç yarış teknisyeni Cruz Ramirez’in yardımına, kazanmak için bir plana, merhum Hudson Hornet’in verdiği ilhama ve birkaç beklenmedik numaraya ihtiyacı vardır, işinin henüz bitmediğini kanıtlamak, Piston Kupası’nın en büyük yarışında bu şampiyonun yüreğini sınayacaktır.