Lightning McQueen ist mittlerweile eine Rennlegende und ein alter Hase im Renngeschäft. Als jedoch eine neue Generation von Rennwagen, allen voran der Newcomer Jackson Storm, droht, ihn und seine Freunde von der Rennstrecke zu vertreiben, setzt er es sich als Ziel, den Piston Cup zu gewinnen. Lightning wird mit der Renntrainerin Cruz Ramirez gepaart, welche ihm dabei helfen soll. Es stellt sich jedoch heraus, dass Cruz selbst auch einmal den Traum hatte, Rennen zu fahren. Beim für ihn alles entscheidenden Rennen lässt Lightning Cruz den Vortritt und sie gewinnt das erste Rennen des Piston Cups. Da Lightning und Cruz jedoch unter derselben Startnummer fuhren, gilt der Sieg für beide.
Im Anschluss tritt Cruz dem Dinoco Racing Team bei, wo sie nun von Lightning trainiert wird.
