Overrompeld door een nieuwe generatie van razendsnelle racers, is de legendarische Lightning McQueen gedwongen om de sport die hij zo lief heeft te verlaten na een groot ongeluk. Hij geeft echter niet op. Om terug te keren in de autosport heeft hij de hulp nodig van een enthousiaste jonge engineer, genaamd Cruz Ramirez. Hij put inspiratie uit de beroemde Fabulous Hudson Hornet en maakt een paar onverwachte moves. En dat allemaal met maar één doel: bewijzen dat #95 nog niet is afgeschreven. Hij zal met zijn kampioenshart bewijzen dat hij nog steeds kan racen en winnen in de grootste Piston Cup ooit!