Ünlü yarış arabası Şimşek McQueen, Piston Kupası'ndaki en büyük hesaplaşma için Kaliforniya'ya gidiyordu. Son yarış, Lightning, The King ve Chick Hicks arasında zorlu bir savaş olacak. Ancak kaderin genç yarışçı için başka planları vardı. Otoyolda hızla aşağı inerken Şimşek, kontrolü kaybetti ve şirin Radiator Springs kasabasında yanlışlıkla yola zarar verdi. Bir zamanların hareketli kasabası, yerel halkın beklenmedik kesintiden öfkelenmesiyle artık darmadağın olmuştu. Pervasız davranışının cezası olarak Şimşek'e verdiği hasarı onarması emredildi. Başlangıçta böylesine küçük ve sıradan bir kasabada kalma fikrine karşı çıkan dostumuz, kısa süre sonra Radiator Springs'in çekicilik ve sıcaklık dolu bir dünya sakladığını keşfetti.

Bu heyecan verici macerada, ünlü yarış arabası Şimşek McQueen ve ekibi, merakla beklenen Dünya Grand Prix yarışına katılma daveti alır. Turnuvaya giderken, hem yarış pistinde hem de dışında sayısız zorluk ve engelle karşılaşırlar. Beklenmedik bir olay dönüşünde, McQueen'in sadık arkadaşı Mater, kendisini tehlikeli bir uluslararası casusluk ağının içinde bulur. İki yetenekli İngiliz casusuyla birlikte, gizemli bir deha ve onun suç örgütü tarafından yönetilen hain bir komployu ortaya çıkarmak için yola çıkar. Nihai hedefleri ise turnuvadaki tüm rakiplerin hayatlarını büyük tehlikeye atarak kaos ve yıkımı serbest bırakmak.