لایتنینگ مک کوئین ماشین مسابقه تازه کاری است که تنها هدفش برنده شدن است بهطوریکه برای برنده شدن اخلاقهای خود را زیر پا میگذارد. در یک روز پس از چند برد متمادی رقیبش چیک هیکس از وی میبرد و این کار باعث عصبانیت مک کوئین میشود. مک کوئین تصمیم میگیرد تلافی کند اما در یک جابجایی بهطور غافلگیرکنندهای وارد یک شهر قدیمی به نام رادیاتور اسپرینگ میشود. به دلیل سرعت بالا، گروهبان آن منطقه وی را دستگیر میکند و رئیس دادگاه دکتر هادسن هورنت برای مجازات مک کوئین به وی دستور میدهد جاده? اصلی را تعمیر کند مک کوئین سعی میکند توضیح بدهد که او اشتباهی به این شهر وارد شدهاست و او باید برای مسابقه آماده شود اما بهدلیل عدم دسترسی ساکنان به وسایل ارتباطی و سایر مردمان حرف او را باور نمیکنند.
مک کوئین در ادامه با ماتر یدک کش خوش قلب و سالی کاررا وکیل و هتل دار شهر آشنا میشود و سالی به او توضیح میدهد که زمانی رادیاتور اسپرینگ یک شهر شلوغ و پر رفتوآمد بودهاست و بر اثر ساختن بزرگراه جدید به تدریج شهر فراموش شدهاست. مک کوئین به تدریج به شهر و مردمانش عادت میکند و با ماتر و تمام مردم دوست میشود و همین طور عاشق سالی میشود و مردم هم متقابلاً به وی اعتماد میکنند.
چند روز پس از این حوادث مک کوئین به هویت واقعی دکتر هادسن پی میبرد و متوجه میشود که دکتر هاد روزگاری خود یک ماشین مسابقه بودهاست و بهدلیل یک تصادف وحشتناک از صحنه مسابقات خود را کنار کشیده است در ابتدا هادسن از برملا شدن این راز ابراز نارضایتی میکند اما پس از آن تصمیم میگیرد مک کوئین را برای مسابقات آماده کند او در نقش یک استاد ظاهر میشود و تجربیات خویش را به وی آموزش میدهد.
مک کوئین پس از آماده شدن توسط دکتر هادسن راهی مسابقات کاپ پیستون میشود در حالیکه از لحاظ اخلاقی به ماشین دیگری تبدیل شدهاست. پس از آن دکتر هادسن نیز راهی مسابقه میشود تا مک کوئین را در مسابقه هدایت کند و عدهای از مردم شهر نیز برای کمک به وی در آنجا حاضر میشوند.
در ادامه چیک هیکس که از بردن حریفش یعنی لایتنینگ مک کوئین واهمه دارد سعی میکند تا اخلاقیات را زیر پا بگذارد و این کار باعث میشود که یک حادثه? خطرناک برای سلطان داینوکو می افتد که آخرین حضورش را در زمین مسابقه میگذراند اتفاق بیفتد. مک کوئین با دیدن این صحنه و بیاد آوردن حادثهای که برای دکتر هادسن اتفاق افتاده بود تصمیم میگیرد تا به سلطان کمک کند تا آخرین مسابقه اش را به اتمام برساند این کار اخلاقی وی باعث میشود که مک کوئین به قهرمان بزرگ اتومبیلرانی مبدل شود و رقیبش چیک هیکس طرد شود.
در پایان مک کوئین تصمیم میگیرد تا در رادیاتور اسپرینگ زندگی کند و این موجب میشود تا دوباره شهر رادیاتور اسپرینگ رونق دوبارهای بیابد.