Lightning McQueen ist ein alter Hase im Rennzirkus. Doch obwohl er von einer neuen Generation Rennwagen mehr und mehr ins Abseits gedrängt wird, will der rote Flitzer vom Ruhestand nichts wissen, vielmehr steckt er sich ein neues ehrgeiziges Ziel: Er will das Piston-Cup-Rennen gewinnen und den Jungspunden zeigen, dass er immer noch das Zeug zum Sieger hat. Doch vor allem der blitzschnelle Newcomer Jackson Storm ist für Lightning McQueen ein ernstzunehmender Gegner und mit etlichen technischen Spielereien ausgestattet, über die McQueen nicht verfügt. Und so holt er sich Hilfe von der jungen Renntechnikerin Cruz Ramirez: Sie soll ihn trainieren und ihm die neuesten Tricks aus dem Rennzirkus beibringen. Und sie hat auch schon ein paar Ideen, wie sie Lightning zurück in die Spur helfen kann...

Koala Buster Moon leitet ein Theater, um das es nicht sonderlich gut bestellt ist. Als er merkt, dass er ohne Anstrengungen nicht aus den roten Zahlen kommt, ruft Buster kurzerhand zu einem Gesangswettbewerb auf. Gemeinsam mit seinem treuen Freund, dem Schaf Eddie, das am liebsten an der Konsole zockt und am Pool rumhängt, lädt er zum Vorsingen. Unter den Teilnehmern des Wettbewerbs sind der rappende Jung-Gorilla Johnny, die alleinerziehende Schweine-Mama Rosita, die betrügerische Jazz-Maus Mike, die unter Lampenfieber leidende Elefanten-Teenagerin Meena und Stachelschwein-Weibchen Ash, das seinen arroganten Freund loswerden und nun auf Solopfaden wandeln will. Jedes der stimmgewaltigen Tiere träumt von der großen Karriere...