Star racecar Lightning McQueen og den uforlignelige bilvognen Mater tar vennskapet sitt til spennende nye steder når de drar utenlands for å konkurrere i det første verdensomspennende World Grand Prix for å avgjøre verdens raskeste bil. Men veien til mesterskapet er fylt med masse smeller, omkjøringer og utrolig morsomme overraskelser når Mater blir dratt inn i et own intrikat eventyr: internasjonal spionasje.