Легендарный гонщик Молния МакКуин внезапно сталкивается с новой реальностью: молодое поколение сверхскоростных автомобилей, представленное самоуверенным Джексоном Стормом, стремительно вытесняет ветеранов с гоночных треков. После серьезной аварии многие считают карьеру МакКуина завершенной, но он не готов сдаваться. Решив доказать, что ещё не пора на свалку истории, Молния получает шанс на возвращение благодаря молодому технику Крус Рамирес, которая предлагает новые методы тренировок.

В стремлении вернуть былую славу МакКуин отправляется в путешествие по гоночным трекам Америки, где ему предстоит не только освоить современные технологии, но и переосмыслить свои приоритеты. Вспоминая мудрость своего наставника Дока Хадсона, Молния должен найти в себе силы принять новые вызовы и, возможно, открыть для себя совершенно неожиданную дорогу в будущее. Это история о том, что иногда победа заключается не только в пересечении финишной черты первым.