این قسمت از انیمیشن، در واقع ادامه ای بر نسخه اول آن یعنی «Cars 2006» می باشد. "مک کوئین" عنوان قهرمانی خود را در خطر می بیند، چراکه به تازگی ماشین های نسل جدید وارد بورس قهرمانی شده اند و این زنگ خطری است که او خود را بیش از بیش آماده رقابت کند. مک کوئین در این راه از مارلین یاری می گیرد. این دوست جدید با فوت و فن های مدرن دنیا آشنا است و آماده آموزش آنها به مک میی باشد. حال باید دید که سرنوشت برای این قهرمان جوانمرد کاپ پیستون چه خوابی دیده است...

"لایتینگ مک‌ کوئین" ماشین مسابقه ‌ای خوش‌ عکس همیشه برای پیروز شدن مسابقه می دهد. مک‌ کوئین در راه رسیدن به محل مسابقات قهرمانی جام پیستون در کالیفرنیا برای مسابقه دادن با دو رقیب دیرینه، به طور غیر منتظره خود را در جاده 66 شهر رادیاتور اسپرینگ می‌یابد و با شخصیت‌های این شهر آشنا می شود و می فهمد که زندگی همانند یک سفر است نه خط پایان.

انیمیشن ماشین ها در جاده داستان دو ماشین به نام‌های مک‌کویین و میتر است که با هم به سفر جاده‌ای می‌روند و با شخصیت‌های جدید و قدیمی ملاقات می‌کنند.