Rayo McQueen, un novato de carreras de autos de carrera impulsado por el éxito, descubre que la vida se trata del viaje, no de la línea de meta, cuando se encuentra inesperadamente desviado en la tranquila ciudad de Radiator Springs, en la Ruta 66. En el camino a través del país hacia el gran Campeonato de la Copa Piston en California para competir contra dos profesionales experimentados, McQueen llega a conocer a los personajes poco convencionales de la ciudad.