Zygzak McQueen szczęśliwie wygrywa wszystkie swoje wyścigi, dopóki nie zostanie wyszkolone nowe pokolenie zaawansowanych technologicznie kierowców. Wszyscy przelatują obok McQueena, zostawiając go za sobą. Jackson Storm, nowa generacja, wygrywa cztery razy z rzędu, gdy McQueen naciska na siebie zbyt mocno i rozbija się. Aby wrócić na tor wyścigowy, potrzebuje szkolenia od młodego technika wyścigowego w Rust-eze Racing Center, Cruz Ramirez. Cruz i Smokey Yunick, były inżynier Fabulous Hudson Hornet, pomagają McQueenowi najlepiej, jak potrafią. Z dopingami Matera, Luigiego, Guido i Sally, McQueen mógłby prawdopodobnie pokonać Storma na Florydzie 500, ucząc się kilku sztuczek z historii Fabulous Hudson Hornet.