Rayo McQueen sigue siendo el mejor coche de carreras del mundo, pero ahora que es uno de los más veteranos del circuito, debe demostrar a todo el mundo que aún puede ganar una gran carrera y que no necesita jubilarse. En esta ocasión, el famoso bólido de carreras tendrá que enfrentarse a una nueva generación de corredores más jóvenes, potentes y veloces, que amenaza con cambiar el deporte de su vida. Entre ellos está el competitivo y revolucionario Jackson Storm, que no se lo pondrá nada fácil.

La vida de un apacible conductor de Uber, Stu (Kumail Nanjiani), cambia repentinamente cuando se sube a su vehículo un pasajero (Dave Bautista) que resulta ser un policía que sigue la pista a un brutal asesino. Stu se ve obligado a luchar por salvar la vida, protagonizando una misión en la que nunca pidió participar, y cuyo principal objetivo tiene claro desde que descubre lo que está sucediendo: obtener las cinco estrellas de calificación en este movido viaje.