La elegante corredora Cruz Ramirez ayudará al veterano campeón Rayo McQueen a regresar a la pista enfrentando a una nueva generación de corredores de alta tecnología. Pronto, Rayo McQueen demostrará que sigue siendo el mejor del mundo.

Nos volvemos a ver. Cuando un asesino misterioso comienza a matar a las personas más atractivas del mundo, la agente de alto rango de la Interpol Valentina Valencia (Penélope Cruz) averigua que la clave de este complot mortal yace en los exmodelos Derek (Ben Stiller) y Hansel (Owen Wilson), quienes han sido reclutados a una misión ultra secreta para regresar al mundo de la alta costura, recuperar su fama y salvar el día. Las únicas cosas que se interponen en su camino son Mugatu (Will Ferrel) la mente maestra criminal y su malvada aprendiz a la moda (Kristen Wiig).

El coche de carreras de estrellas Lightning McQueen y su amigo mater en el extranjero para competir en la carrera del Gran Premio Mundial. Pero el camino al campeonato se vuelve rocoso cuando Mater se ve atrapado en una intrigante aventura propia: el espionaje internacional.