Racerbilen Lynet McQueen har efterhånden en del kilometer i dækkene, og en ny generation af superracere er begyndt at give ham baghjul. Efter et dramatisk styrt i et løb bereder Lynet sig på at blive pensioneret. Men hans racerholds nye ejer, Sterling, har andre planer og parrer ham med træneren Cruz Ramirez. Måske kan kombinationen af gamle dyder og nytænkning bringe Lynet tilbage på banen?