เรื่องราวเริ่มต้นขึ้นเมื่อ Lightning McQueen (ให้เสียงโดย Owen Wilson) ได้รับเชิญให้เข้าร่วมการแข่งขันรถยนต์ World Grand Prix ที่จัดขึ้นทั่วโลก ในขณะที่ McQueen กำลังเตรียมตัวสำหรับการแข่งขัน Mater (ให้เสียงโดย Larry the Cable Guy), รถบรรทุกที่เป็นเพื่อนซี้ของเขา กลับถูกดึงเข้าไปพัวพันกับการผจญภัยที่เหนือความคาดหมาย
Mater พบกับ Finn McMissile (ให้เสียงโดย Michael Caine), สายลับรถยนต์ที่มีภารกิจลับในการตามล่าองค์กรอาชญากรรมที่มีชื่อว่า Lemon ซึ่งพยายามทำลายการแข่งขันในระดับโลก Mater ต้องใช้ความสามารถในการเป็นรถบรรทุกและช่วย McQueen ในการต่อสู้กับภัยร้ายที่กำลังใกล้เข้ามา
