Сюжет
Фильм начинается с видеосообщения от британского агента Леланда Турбо для агента Финна Макмисла, в котором Леланд просит Финна спасти его, так как Леланда начали подозревать. Финн тайно прибывает на нефтеплатформу, с которой было отправлено сообщение. На платформе собралась банда старых и дефектных автомобилей под руководством профессора Цундаппа (или Цета) и неизвестного руководителя. Финну удалось сделать фотографии необычной телекамеры, которая показалась ему подозрительной.
Внезапно выносят спрессованного в куб Леланда Турбо. Увидев его, Финн невольно выдаёт себя. Приспешники Цета гонятся за ним, но он прыгает с платформы в океан и плывёт. Его преследователи спускают на воду катера, которые открывают огонь по Финну, но тот уходит под воду, обманув врагов, которые сочли его погибшим от взрыва торпеды...
Четырёхкратный чемпион Кубка Большого Поршня — гоночный автомобиль Молния Маккуин возвращается домой, в Радиатор-Спрингс, после очередной победы, и воссоединяется с лучшим другом Мэтром и подругой Салли, а также со всеми жителями городка.
Тем временем бывший нефтяной магнат Майлс Карданвал, первый электромобиль и ярый защитник окружающей среды, объявляет о серии гонок под названием «Мировое Гран-При», в которой сойдутся все знаменитые гонщики мира на трёх трассах в Токио, Порто-Корсе (вымышленный город в районе Ривьеры) и Лондоне, чтобы прорекламировать биотопливо «Аллинол». Итальянский гонщик «Формулы 1 - Франческо Бернули во время телемоста с Радиатор-Спрингсом начинает всячески расхваливать себя и унижать Маккуина. Мэтр вступается за друга, а последний, услышав это, тоже вмешивается в разговор. Рассорившись с Франческо, Маккуин соглашается на участие в гонках. По настоянию Салли, он берёт Мэтра с собой.