Молния Маккуин, величайший гоночный автомобиль в мире, вместе со своим лучшим другом, простоватым эвакуатором по имени Мэтр, делает захватывающее объявление в мире автомобилей. Майлз Аксельрод, некогда нефтяная держава, перевел свою компанию на производство органического биотоплива и объявляет "Всемирный Гран-при" - новую серию гонок, в которой будут участвовать автомобили, использующие его новое биотопливо. Получив вызов от европейского автомобиля, МакКуин не может отказаться и вместе с Мэтр отправляется в Японию. Тем временем британский автомобиль-шпион по имени Финн МакМиссил и его верный напарник Холли Шифтвелл раскрывают ужасный план: злобный немецкий автомобиль, профессор Цундапп, задумал использовать оружие, которое заставит все биотопливо в округе сгореть в огне, заставив людей вернуться к нефтяной промышленности и обеспечив серьезные прибыли для всех нефтяных компаний. Они отправляются в Японию, чтобы встретиться с американской шпионской машиной, но когда американского шпиона захватывают, он быстро передает всю свою сверхсекретную информацию Мэтеру; когда Финн и Холли сталкиваются с Мэтером, они верят, что перед ними не тупой эвакуатор, а на самом деле мастер-шпион с блестящей маскировкой. Отношения МакКуина и Мэтра становятся напряженными, поскольку МакКуину необходимо сосредоточиться на гонках, в то время как Мэтр постоянно отвлекается, чтобы участвовать в шпионском заговоре, о котором он не имеет ни малейшего представления. Поскольку Зундапп все чаще использует свое оружие, взрыв МакКуина - лишь вопрос времени, и Мэтр должен возглавить британские шпионские машины и помочь своему другу.