Uusien ja huippunopeiden kilpa-autojen varjoon jäänyt legendaarinen Salama McQueen joutuu yllättäen sivuun rakastamastaan lajista. Päästäkseen takaisin kilparadoille se tarvitsee avukseen nuoren ja innokkaan mekaanikon Cruz Ramirezin, jolla on omat voittosuunnitelmansa, sekä lisäksi inspiraatiota edesmenneeltä Hudson Hornetilta ja vielä sattumankin puolelleen. Pystyäkseen todistamaan, ettei vanhan mestarin aika ole vielä ohi, numero 95 joutuu panemaan kaikkensa peliin Piston Cupin mahtavimmalla areenalla!