Rayo McQueen sigue siendo el mejor coche de carreras del mundo, pero ahora que es uno de los más veteranos del circuito, debe demostrar a todo el mundo que aún puede ganar una gran carrera y que no necesita jubilarse. En esta ocasión, el famoso bólido de carreras tendrá que enfrentarse a una nueva generación de corredores más jóvenes, potentes y veloces, que amenaza con cambiar el deporte de su vida. Entre ellos está el competitivo y revolucionario Jackson Storm, que no se lo pondrá nada fácil.