Supplanté par une nouvelle génération de voitures de course ultrarapides, le légendaire Flash McQueen est soudainement poussé vers la retraite. Pour revenir au plus fort de la course, il devra faire appel à Cruz Ramirez, une jeune et audacieuse technicienne de course, puiser son inspiration dans les leçons du grand Hudson Hornet et croire à sa bonne étoile. Et pour faire la preuve que le no 95 n’a pas dit son dernier mot, Flash devra aussi s’armer de courage avant de prendre d’assaut le plus important circuit de la coupe Piston !