فیلم داستان دو برادر را روایت می‌کند که قصد دارند در حین برگزاری یک مسابقه در کارولینای شمالی، دست به یک سرقت بزرگ بزنند که می تواند زندگیشان را از این رو به آن رو کند، اما مشکلاتی برایشان پیش می آید که همه چیز را خراب می‌کند و...

این قسمت از انیمیشن، در واقع ادامه ای بر نسخه اول آن یعنی «Cars 2006» می باشد. "مک کوئین" عنوان قهرمانی خود را در خطر می بیند، چراکه به تازگی ماشین های نسل جدید وارد بورس قهرمانی شده اند و این زنگ خطری است که او خود را بیش از بیش آماده رقابت کند. مک کوئین در این راه از مارلین یاری می گیرد. این دوست جدید با فوت و فن های مدرن دنیا آشنا است و آماده آموزش آنها به مک میی باشد. حال باید دید که سرنوشت برای این قهرمان جوانمرد کاپ پیستون چه خوابی دیده است...