Le légendaire pilote de courses Flash McQueen est accoutumé à éclipser tous ses concurrents sur les circuits, atteignant des vitesses phénomènales de 100 à l'heure. Cependant, lorsqu'il prend un virage inattendu qui le conduit dans la petite ville de Radiator Springs, située sur la célèbre Route 66, il découvre une vie bien plus riche que les fastes de la gloire et des compétitions automobiles. Là-bas, il fait connaissance avec Sally, un véhicule charmant, ainsi qu'avec Martin et Doc Hudson, des personnages qui lui apprennent que le secret du bonheur n'est pas dans les titres ou l'admiration universelle, mais bien dans l'amitié, la découverte de soi et le plaisir de passer du temps avec d'autres véhicules aux caractères uniques