Los locales de Radiator Springs no tolerarán ninguna acción extraña, como realizar tareas clasificadas en territorio extranjero por el espía británico Finn Mcmistle. Lightning McQueen, junto con sus amigos el Maestro y otros, van a la competencia de los coches más rápidos del mundo, gracias a la cual visitarán Tokio, París, Italia y Londres. El personaje principal se convierte en campeón cuatro veces de la "Copa Piston", pero ahora tiene que lidiar con Miles Cardanval.