Der berühmte Rennwagen Lightning McQueen und sein Team werden eingeladen, am World Grand Prix-Rennen teilzunehmen. Dort findet sich McQueens bester Freund Mater in internationale Spionage verwickelt und versucht zusammen mit zwei professionellen britischen Spionen, einen geheimen Plan aufzudecken, der von einem mysteriösen Drahtzieher und seiner kriminellen Bande angeführt wird, der das Leben aller Teilnehmer des Turniers bedroht.