Dépassé par une nouvelle génération de bolides, le légendaire Flash McQueen (doublé par Guillaume Canet) risque d'être brusquementt évincé des circuits. Pour retrouver sa place, il fait appel à la jeune et passionnée Cruz Ramirez, une spécialiste de la "motivation", qui a sa méthode pour l'amener à la victoire. Il s'inspire aussi du regretté Fabuleux Hudson Hornet et profite d'une série de rebondissements inattendus. Le courage du champion de la prestigieuse Piston Cup est mis à l'épreuve et il devra relever tous les défis pour prouver que le n° 95 n'a pas dit son dernier mot !