Menceritakan tentang Lightning McQueen yang merupakan legenda balap Piston Cup sebanyak tujuh kali. Di sisi lain, Jackson Storm, seorang rookie sombong dan percaya diri yang merupakan generasi baru pembalap yang juga menggunakan teknologi terbaru untuk meningkatkan perfoma mereka. Lightning dipecat oleh sponsor mereka, dan digantikan oleh Jackson. Saat berusaha mengejar ketinggalan, dia kehilangan kendali dan mengalami kecelakaan yang hampir fatal, membuatnya terluka parah. Apakah Lightning akan memenangkan kompetisi saat melawan Jackson? Bagaimana kisah selanjutnya?