O carro de corrida Relâmpago McQueen e seu companheiro Mater embarcam em uma jornada que os leva a destinos como Japão, Alemanha, Itália e Inglaterra. Eles vão competir na Corrida dos Campeões, que determina o carro mais rápido do mundo. Durante as viagens, Mater se envolve em um esquema internacional de espionagem. Ele precisa se decidir entre apoiar o colega nas corridas ou aceitar uma missão ultra secreta.