Rayo McQueen compite en la Pistón Cup pero debe enfrentarse a una carrera de desempate en California luego de empatar con otros corredores. Mientras viaja a California, McQueen se pierde y llega al pueblo abandonado de Radiador Springs, donde aprende valores como el respeto y el trabajo en equipo de sus nuevos amigos. En la carrera de desempate, McQueen prefiere ayudar a su rival El Rey a cruzar la meta en su última carrera, ganándose el aplauso de todos por su espíritu deportivo.