Lightning McQueen và đồng đội của mình đang hướng tới giải đua xe vòng quanh thế giới "Race of Champions", đi qua 5 quốc gia: Nhật Bản, Đức, Italy, và cuộc đua 24 giờ tại Pháp và London. Tuy nhiên họ sẽ phải gặp những rắc rối trên cuộc hành trình của chính mình cũng như đúc kết những bài học kinh nghiệm từ cuộc sống.