หลังจากพ่ายแพ้ต่อเหล่านักแข่งไฟแรงรุ่นใหม่ "ไลท์นิ่ง แมคควีน" (โอเว่น วิลสัน) ผู้เป็นตำนานได้หลุดออกจากวงการแข่งรถที่เขารัก การที่จะกลับเข้าไปสู่การแข่งขันได้อีกครั้ง เขาต้องการความช่วยเหลือจากช่างเทคนิครุ่นใหม่อย่าง "ครูซ รามิเรซ" (คริสเตล่า อลองโซ่) ด้วนแผนที่จะเอาชนะของรามิเรซเอง บวกกับแรงบันดาลใจจาก "ฮัดสัน ฮอร์เนท" ยอดฝีมือผู้ล่วงลับ และเหตุการณ์ไม่คาดคิดอีกนิดหน่อย การพิสูจน์ว่าหมายเลข 95 ยังไม่จบง่ายๆ จะทดสอบหัวใจของแชมเปี้ยนในสนามแข่งที่ใหญ่ที่สุดของพิสตันคัพ!