O astro das corridas, Relâmpago McQueen, e o carro-guincho, Mate, viajam para disputar o primeiro Grand Prix Mundial, que irá revelar o carro mais veloz do planeta. Nessa jornada imperdível, Mate se envolve com um grupo de espionagem e vive grandes aventuras com seus amigos.

Ao viajar para a Califórnia, o famoso carro de corridas Relâmpago McQueen se perde e vai parar em Radiator Springs, uma cidadezinha na Rota 66. Ele conhece novos amigos e aprende lições que mudam sua forma de encarar a vida.