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피스톤 컵 대회 사상 최연소 챔피언을 노리는 신예 레이스카 라이틴 맥퀸. 우승과 스타로서의 명성에만 관심이 있는 맥퀸은 피스톤 컵 재대결을 위해 캘리포니아로 가던 중 뜻하지 않게 레디에이터 스프링스라는 한적한 마을에 들어서게 된다. 자신이 쑥대밭으로 만들어 놓은 마을 도로를 복구하기 위해 맥퀸은 어쩔 수 없이 마을에 머물게 된다. 매일 떠날 궁리만 하는 맥퀸 하지만 이곳에 미스터리한 과거를 지닌 닥터 허드슨과 샐리, 그리고 메이터를 만나면서 인생의 소중한 가치를 깨닫으며 스스로 성장하게 된다.