Pada film tersebut diceritakan McQueen sedang mengikuti balapan dan sedang bersaing dengan pebalap papan atas, Bobby Swift dan Cal Leathers.
Ketiganya sedang bersaing ketat dan memenangi balapan secara bergantian.
Namun suatu ketika munculah anak baru bernama Jackson Storm, mobil yang lebih cepat dan pelan-pelan memenangi banyak balapan.
Akibatnya Bobby Swift dan Cal Leathers pun pensiun karena sudah tidak bisa kompetitif dalam balapan.
Sebaliknya, Lightning McQueen tetap mengikuti balap Piston Cup.
Nahas di satu balapan, McQueen mengalami kecelakaan parah ketika sedang mengejar Storm saat memperebutkan posisi pertama.
McQueen kemudian mendapat perbaikan dan absen beberapa balapan karena kecelakaan.
Suatu ketika, McQueen berencana untuk kembali ke arena balap dan bertemu Cruz Ramires, seorang pelatih mobil balap generasi muda.
(Baca Juga: Manunggaling Valentino Rossi-MotoGP, Rossi adalah MotoGP Itu Sendiri! )
McQueen berharap supaya Ramires membantunya tampil kompetitif saat balapan.