Gdy przeciwnicy z toru i dobrzy koledzy McQueena podczas wejścia do użytku nowej generacji samochodów, podejmują decyzje (lub te decyzje są podejmowane za nich) o wycofaniu się z rywalizacji w trakcie sezonu, Zygzak McQueen postanawia walczyć do końca, aby pokonać Jacksona Sztorma. Złoty Tłok staje się tylko dodatkową nagrodą, gdyż kluczową rolę odgrywa tu jego dobre imię. U jego boku pojawia się młoda trenerka, Cruz Ramirez, mająca za zadanie przywrócić formę i blask mistrzowi. W tle dochodzi do zmiany sponsora McQueena, zaś jego przyjaciele – Złomek I Sally – przez cały czas starają się go wspierać w tych trudnych momentach.