El Rayo McQueen, su nuevo equipo de mecánicos, y Mate se embarcan en todo el mundo para la «Carrera de Campeones» que tiene lugar en 5 países diferentes: Japón, Alemania, Italia, una carrera de 24 horas en Francia e Inglaterra. Sin embargo, Mate, confundido por su identidad equivocada, salva la vida de un agente secreto británico Aston Martin llamado Finn McMissile, y se enreda en el mundo del espionaje.