Surge uma nova geração de corredores High-Tech e Relâmpago McQueen percebe que está ficando para trás quando perde algumas provas da Copa Pistão para o novato Jackson Storm. Um dia, ele sofre uma grande colisão que o deixa afastado das pistas, após sua recuperação, Relâmpago percebe que para voltar ao jogo vai precisar treinar muito mais. Para isso, vai contar com a ajuda de Cruz Ramirez, uma jovem treinadora.