داستان از آنجایی شروع می‌شود که جکسون استرون که یک ماشین مسابقه مغرور و قدرتمند است و از تکنولوژی نسل جدید استفاده می‌کند بر کارکرد مک کویین و سایر ماشین‌ها اثر می‌گذارد و آن‌ها را در معرض بازنشستگی قرار می‌دهد، رقیبان مک کویین تک به تک خود را از مسابقه کنار کشیده و اعلام بازنشستگی می‌کنند اما مک کویین با تمام توان در پی یافتن راهی است که بتواند خود را به‌پای رقیب جدید و جوان خود برساند بنابراین به شرکتی رفته و خواهان یادگیری فنون جدید برای شرکت در مسابقات می‌شود در آنجا با کروز رامیرز که معلم آنجاست آشنا می‌شود، کروز ماشینی است که از کودکی علاقه وافری به شرکت در مسابقات اتومبیل‌رانی داشته اما به علت ترس از شرکت در مسابقات خودداری می‌کرده است، بنابراین به بهترین شکل سعی دارد به مک کویین فنون جدید را بیاموزد اما با اینکه هردو تمام تلاش خود را انجام می‌دهند بازهم مک کویین ناتوان در درست انجام دادن کارها است. بالاخره روز مسابقه فرامی‌رسد و مک کویین به پیست مسابقه می‌رود. آیا مک کویین می‌تواند در آخرین مسابقه‌ی خود قبل از بازنشسته شدن پیروز شود؟