Bliksem McQueen en zijn beste vriend Takel steken de grote oceaan over om te racen tijdens de allereerste Grand Prix in de wereld. De race moet bepalen wie de snelste raceauto ter wereld is. Maar de weg naar succes blijkt boordevol valkuilen, omleidingen en hilarische verrassingen te zitten, wanneer Takel in een internationaal spionnenavontuur verzeild raakt. Takel bevindt zich met het ene wiel in de belangrijke race van Bliksem McQueen en met het andere wiel in een super geheime spionagemissie. Hij komt in een explosieve achtervolging terecht wat hem dwars door de straten van Japan en Europa leidt.