События разворачиваются с момента, когда гоночный автомобиль «Молния» Маккуин, будучи участником престижной гонки на Кубок Поршня, оказывается в незнакомом месте после непредвиденного инцидента. Потеряв ориентацию на дороге, он случайно попадает в маленький и, казалось бы, забытый всеми городок Радиатор-Спрингс. Здесь встречается с местными жителями, каждый из которых имеет свою историю и характер. Салли, привлекательный Порше 2002 года выпуска, становится не только его гидом по городу, но и ключевой фигурой в переосмыслении его взглядов на жизнь. Она показывает Маккуину, что мир не ограничивается скоростью и соревнованиями, а отношения и дружба могут быть не менее важными.
Док Хадсон, таинственный и мудрый легковой автомобиль 1951-го года выпуска, бывший чемпион гонок, помогает Маккуину не только восстановить себя после потери, но и обучает истинным ценностям гонщика. Маккуин узнает о прошлом Дока и его славных победах, что становится важным уроком, демонстрирующим, как важно верить в себя и учиться на собственных ошибках. Метр, ржавый грузовичок-эвакуатор, с легким юмором и искренностью становится Маккуину верным другом, вводя его в круг местных жителей. Благодаря его непосредственности и оптимизму, Молния начинает понимать, что выигрыши на трассе — это не главное.
Постепенно Маккуин вовлекается в жизнь города, и его первоначальное желание как можно скорее вернуться в мир большой скорости и апплодисментов сменяется стремлением к искренним отношениям с новыми друзьями. Сюжет насыщен интересными моментами, связанными с восстановлением легендарной гусеничной дороги города, организацией импровизированных гонок и общением с разнообразными персонажами, живущими в Радиатор-Спрингс. Каждый из них подталкивает Маккуина к внутреннему росту и переоценке своих целей, в итоге создавая историю о том, как истинные ценности могут проявляться в самых неожиданных местах и обстоятельствах.