Kilpa-autotähti Salama McQueen ja vertaansa vailla oleva hinausauto Martti suuntaavat tien päälle Syylari Citystä, kun he lähtevät ulkomaille kilpailemaan kaikkien aikojen ensimmäisessä World Grand Prix'ssä, jossa otetaan selvää maailman nopeimmasta autosta. Tie mestaruuteen on kuitenkin täynnä kuoppia, kiertoteitä ja huvittavia yllätyksiä, kun Martti sekaantuu omaan mielenkiintoiseen seikkailuunsa: kansainväliseen vakoiluun.