Молния МакКуин нашел друзей и теперь живет в небольшом провинциальном городке Радиатор-Спрингс, по-прежнему пользуется репутацией отличного спортсмена, став неоднократным чемпионом важного и престижного чемпионата Кубок Поршня.

Однажды он получает интересное сообщение: бывший нефтяной магнат электромобиль Карданвал приглашает всех знаменитых гонщиков принять участие в серии гонок, равных которым по масштабу никогда не проводилось, причем главной задачей ставится не завоевание призов и вручение медалей, а реклама современного, экологически безопасного топлива. Вначале МакКуин не испытывал желания вновь на невероятной скорости гонять по трассе, но итальянская гоночная машина с красивым именем Франческа долго уговаривала его и поддразнивала, кокетливо сверкая новыми хромированными детальками. Мотор МакКуина не выдержал такого напора, и он с верными товарищами отправился в путешествие.

По дороге друзья узнают, что у соревнования есть злостные противники - это профессор Цундаппе, руководящий добычей и переработкой нефти, и наживший на этом огромное состояние. Он планирует сорвать состязания, понимая, что биотопливо может лишить его прибылей от торговли бензином.