Słynny samochód wyścigowy Lightning McQueen i jego zespół zostali zaproszeni do udziału w wyścigu World Grand Prix. Tam, najlepszy przyjaciel McQueena, Mater, bierze udział w międzynarodowym szpiegostwie, a obok dwóch profesjonalnych brytyjskich szpiegów próbuje odkryć tajny plan prowadzony przez tajemniczego mistrza i jego gang przestępczy, który zagraża życiu wszystkich zawodników turnieju.