Cars 3 ว่าด้วยเรื่องราวหลังจากที่พ่ายแพ้ต่อเหล่านักแข่งรุ่นใหม่ ไลท์นิง แมคควีน พากย์เสียงโดย โอเวน วิลสัน (Owen Wilson) ได้หลุดออกจากวงการแข่งรถที่ตัวเองรัก การที่จะกลับเข้าไปสู่การแข่งขันได้อีกครั้ง เขาต้องการความช่วยเหลือจากช่างเทคนิครุ่นใหม่อย่าง ครูซ รามิเรซ พากย์เสียงโดย คริสเตลา อลองโซ (Cristela Alonzo) ด้วยแผนที่จะเอาชนะของเธอเอง บวกกับแรงบันดาลใจจาก ฮัตสัน ฮอร์เน็ต ยอดฝีมือผู้ล่วงลับ และเหตุการณ์ไม่คาดคิดอีกนิดหน่อย การพิสูจน์ว่าหมายเลข 95 ยังไม่จบง่าย ๆ จะทดสอบหัวใจของแชมเปียนในสนามแข่งที่ใหญ่ที่สุดของพิสตันคัพ