Lightning McQueen, ein ehrgeiziger Rookie-Rennwagen, entdeckt, dass das Leben von der Fahrt handelt und nicht vom Ziel, als er sich unerwartet in der verschlafenen Route-66-Stadt Radiator Springs verirrt. Auf seinem Weg quer durchs Land zum großen Piston-Cup-Meisterschaftsrennen in Kalifornien, wo er gegen zwei erfahrene Profis antreten soll, lernt McQueen die skurrilen Bewohner der Stadt kennen.