Nachdem Lightning McQueen die Straße fertiggestellt hat, erfreut er die Bewohner von „Radiator Springs“ durch sein Interesse an ihren Waren und gewinnt Freunde. Die Ex-Rennwagen Legende Doc Hudson hat jedoch schon die Presse und den Rennstall über Lightnings Verbleib aufgeklärt, die auch prompt in den Ort einfällt und Lightning zum Rennen „entführt“. In Kalifornien angekommen, kann sich Lightning kaum auf das Rennen konzentrieren. Doch mit einem Mal sind seine neuen Freunde da und stellen seine Boxencrew. Lightning dreht auf. Hudson gibt tolle Anweisungen und die Luigi und Guido wechseln Reifen in Rekordtempo. Lightning ist kurz vorm Ziel als sein ehrgeiziger Konkurrent Chick den alten Champion The King brutal aus dem Rennen stösst. Lightning kehrt um und schiebt The King über die Linie. Chick gewinnt das Rennen. The King und Lightning die Sympahtie des Publikums. Lightning erhält ein Angebot von dem favorisierten Rennstall und lehnt zu Gunsten seines alten Rennstalls ab. Danach lässt er sich mit seiner Porsche Freundin in „Radiator Springs“ nieder, das auf magische Weise wiederbelebt wurde. Der Abspann zeigt Impressionen vom neuen alten „Radiator Springs“. Nach dem Abspann sieht man noch ein Autopärchen durch die Wüste juckeln, das die Interstate immer noch nicht gefunden hat.