El valiente Rayo McQueen, un coche de carreras novato y apasionado descubre que el camino se hace andando, cuando se encuentra perdido en la ciudad fantasma Radiator Springs de la Ruta 66. Atravesando el país en dirección al gran Campeonato de la Copa Piston en California para competir con dos veteranos, McQueen conoce a los originales personajes que habitan en la ciudad –incluida Sally (un llamativo Porsche de 2002), Doc Hudson (un Hudson Hornet de 1951 con un misterioso pasado), y Mater (una leal grúa oxidada). Todos ellos le ayudarán a comprender que hay cosas más importantes que conseguir premios, fama y patrocinios.