Flash McQueen, une splendide voiture de course dernier cri, mène sa vie à plein régime. En route pour participer à une course prestigieuse, MacQueen, suite à une déviation, atterrit dans la petite ville de Radiator Springs, le long de la célèbre Route 66. Il y rencontre Sally, Martin, Doc Hudson, et une kyrielle de personnages étonnants grâce auxquels il prend conscience qu'il y a des choses plus importantes que les trophées, la gloire et les sponsors.