Розповідає історію усіма улюблених антропоморфних автомобілів: тачки Блискавки Маквіна і його друга Метра, які випадковим чином виявляться втягнутими в шпигунські ігри міжнародного масштабу. Тільки вони можуть зупинити підступного професора Цетана і перешкодити зриву Світового Гран-Прі. Мультфільм починається з того, що якийсь агент Ліланд Турбо залишає повідомлення для свого напарника Фінна Макмісла, в якому говорить, що потрапив в небезпеку і потребує допомоги. Фінн під покровом ночі пробирається в місце, де тримають Ліланда, і дізнається, що це справа рук професора Цетана і його банди старих дефектних автомобілів. Фінн випадково зауважує спресований куб металу, яким є Ліланд, і впадає в паніку. Його помічають поплічники Цетана і починають переслідувати, але Фіннові вдається втекти. Місце дії стрімко переноситься до чотириразового чемпіонп Кубка Великого Поршня - Блискавки Маквіна, який в черговий раз повертається додому після чергових змагань. Блискавка дізнається про те, що якийсь мільярдер Майлс Карданвал, який є першим в світі електромобілем і захисником навколишнього середовища, організовує елітні гонки, що складаються з трьох трас, щоб зробити рекламу своєї нової розробки - біопалива Алінол. І, звичайно ж, Блискавка Маквін не може не прийняти його запрошення. Для цього він бере своїх вірних друзів з собою.