Legenda sportu motorowego, Zygzak McQueen, zostaje zepchnięty na boczny tor przez nową generację ultraszybkich aut. Wrócić do gry pomoże mu młoda, pełna zapału mechaniczka, Cruz Ramirez, która obmyśla autorski plan zwycięstwa. Jak zawsze będzie mu także służyć ekspercką poradą Hudson "Huragan" Hornet, legenda wyścigów. I choć na swojej drodze Zygzak napotka kilka niespodziewanych zakrętów, udowodni, że zdobywca Złotego Tłoka nie poddaje się tak łatwo!