Överraskad av en ny generation av blixtsnabba förare med den arroganta Jackson Storm i täten, finner sig legendaren Blixten McQueen snart omkörd och ute ur sporten han älskar. För att komma tillbaka på rätt spår igen, behöver han hjälp av den inga racingteknikern Cruz Ramirez, inspiration från den bortgångna Fantastiska Hudson Hornet och några oväntade vändningar av ödet.