Star racecar Lightning McQueen ja vertaansa vailla oleva hinausauto Mater vievät ystävyyttään uuteen jännittävään suuntaan, kun he suuntaavat ulkomaille kilpailemaan ensimmäisessä World Grand Prix -kilpailussa, joka määrittää maailman nopeimman auton. Mutta mestaruuteen johtava polku on täynnä monttuja, kiertoteitä ja hulvattomia yllätyksiä, kun Mater jää jännittävän seikkailun, kansainvälisen vakoiluoperaation, keskelle.