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.

Po upokarzającym remisie w ostatnim wyścigu prestiżowych zawodów wyścigowych Piston Cup 2006, zuchwały, egocentryczny debiutant, Zygzak McQueen, desperacko pragnie wygrać decydujący wyścig dogrywki na torze Los Angeles International Speedway. Jednak zamiast do słonecznej Kalifornii, Zygzak McQueen trafia do zrujnowanego pustynnego miasteczka Radiator Springs, zakurzonego miasta położonego na legendarnej, ale opuszczonej trasie 66. Teraz, gdy zarozumiały samochód wyścigowy zostaje skazany na prace społeczne, tylko cud mógł się wydarzyć McQueen wraca na właściwe tory. Czy Zygzak McQueen zdoła odzyskać wolność? Czy nauczy się czegoś o przyjaźni, rodzinie i rzeczach w życiu, na które naprawdę warto czekać?

Druga część wielkiego hitu z 2006 roku. Samochód wyścigowy Zygzak McQueen po raz kolejny weźmie udział w wielkim wyścigu. Tym razem wyścig będzie obejmował trasę w Japonii, Austrii, Włoszech, Francji oraz Wielkiej Brytanii, jednak Zygzak wraz z swoim wiernym towarzyszem Złomkiem zostanie wplątany w między narodową intrygę szpiegowską.