Um zum besten Rennauto aller Zeiten aufzusteigen muss Lightning McQueen nur noch in einem einzigen Rennen siegen. Also macht er sich von der Ostküste der USA auf den Weg zu seinem letzten Rennen nach Kalifornien. Durch ein Missgeschick landet er jedoch im verschlafenen Städtchen Radiator Springs, abseits der Route 66. Als er aus Versehen die Orts-Straße beschädigt, findet er sich plötzlich im Gefängnis wieder. McQueen wird dazu verurteilt, die Straße eigenhändig zu reparieren. In der Zwischenzeit macht das Rennauto jedoch Bekanntschaft mit Leuten wie dem schnellsten Rückwärtsfahrer der Welt, einem italienischen Schuhverkäufer und einem verliebten Porsche. Durch die harte Arbeit und seine neuen Freunde lernt McQueen die Langsamkeit zu schätzen und den Weg als Ziel zu sehen. Dank McQueen lässt sich das Renn-Hauptquartier in Radiator Springs nieder und verleiht dem einst verschlafenen Ort neuen Glanz.