Lightning McQueen và đồng đội của mình đang hướng tới giải đua xe vòng quanh thế giới "Race of Champions", đi qua 5 quốc gia: Nhật Bản, Đức, Italy, và cuộc đua 24 giờ tại Pháp và London. Tuy nhiên họ sẽ phải gặp những rắc rối trên cuộc hành trình của chính mình cũng như đúc kết những bài học kinh nghiệm từ cuộc sống.

Trong phần tiếp theo của Cars, tay đua siêu sao Lightning McQueen và anh xe tải Mater đưa tình bạn của họ đến những nơi thú vị mới khi cả hai cùng nhau ra nước ngoài để tham gia vào cuộc đua xe Grand Prix lần đầu tiên thế giới, để tìm ra được chiếc xe nào nhanh nhất thế giới. Nhưng con đường đến với chức vô địch đầy những ổ gà, cùng những khúc quanh nguy hiểm nhưng không thiếu bất ngờ vui nhộn khi Mater lại lao vào một cuộc phiêu lưu thú vị của riêng mình: trở thành tình báo quốc tế. Vì vậy, anh cảm thấy bị giằng xé giữa việc hỗ trợ cho Lightning McQueen trong cuộc đua danh giá toàn thế giới lần này, hay tham gia vào một nhiệm vụ tối mật. Chuyến phiêu lưu đầy hành động của đặc vụ Mater đã đưa bác vào một cuộc truy đuổi gay cấn qua các đường phố của Nhật Bản và các nước châu Âu, và được bạn bè của mình và toàn thế giới dõi theo.