Джеймс Фостер, чья карьера писателя застыла после успеха дебютной книги, приезжает с женой на элитный, изолированный курорт в одной из стран третьего мира, надеясь сбросить творческий блок. Их идеальная, контролируемая реальность рушится, когда они нарушают строгий запрет и отправляются за пределы охраняемой зоны с новой знакомой парой.
Знакомый мир Портланда с его гоночной трассой Radiator Springs остается в прошлом. Теперь легендарный гоночный автомобиль Молния МакКуин и его неожиданный напарник — многоопытный автомобиль-шпион Мэтр — оказываются в эпицентре грандиозного международного события. Их ждёт участие в самом технологически продвинутом и опасном чемпионате — Мировом Гран-При, собирающем элиту автопрома со всей планеты.