天才レーサーで最強のチャンピオン、ライトニング・マックィーン。
しかし、ベテラン･レーサーの彼を待ち受けていたのは、ハイテクを使った次世代レーサー、ジャクソン・ストーム。
そして、ストームとのバトルで焦ったマックィーンは、レースで大事故を起こしてしまう･･･。
マックィーンは再びレースに出るために、新たな仲間のクルーズ・ラミレスと、最新のトレーニング・マシンで鍛え始める。
果たしてマックィーンは、再びレースに戻れるのか？