Rayo McQueen es un coche de carreras novato decidido a triunfar en las pistas. El azar le lleva a Radiator Springs, una tranquila ciudad en la Autopista 66 donde descubrirá que la vida es un viaje y que no todo consiste en llegar primero a la línea de meta. Atravesando el país en dirección al gran Campeonato de la Copa Piston en California, McQueen conoce a los originales personajes que habitan en la ciudad -incluida Sally (un llamativo Porsche de 2002), Doc Hudson (un Hudson Hornet de 1951 con un misterioso pasado), y Mate (una leal grúa oxidada). Todos ellos le ayudarán a comprender que hay cosas más importantes que conseguir premios, fama y patrocinios.
 | Owen Wilson | Voz de Rayo McQueen |
 | Paul Newman | Voz de Doc Hudson |
 | Bonnie Hunt | Voz de Sally Carrera |
| Larry The Cable Guy | Voz de Mater |
| John Ratzenberger | Voz de Mack |
| Tony Shalhoub | Voz de Luigi |
| Michael Wallis | Voz de Sheriff |
| Jenifer Lewis | Voz de Flo |
| Cheech Marin | Voz de Ramone |
| Paul Dooley | Voz de Sarge |
| George Carlin | Voz de Fillmore |
 | Michael Keaton | Voz de Chick Hicks |
| Katherine Helmond | Voz de Lizzie |
| Joe Ranft | Voz de Rojo/Peterbuilt |
 | Jeremy Piven | Voz de Harv |
| Richard Kind | Voz de Van |
| Edie McClurg | Voz de Minny |
| Andrew Stanton | Voz de Fred |
| Dale Earnhardt Jr. | Voz de Junior |
| Michael Schumacher | Voz de Schumacher Ferrari |
| Jay Leno | Voz de Jay Limo |
| Sarah Clarke | Voz de Kori Turbowitz |
| Jonas Rivera | Voz de Boost |
| Lou Romano | Voz de Snotrod |
| Elissa Knight | Voz de Tia |
| Douglas Keeve | Voz de Albert Hinkey |
 | Tom Hanks | Voz de Woody Car |
 | Tim Allen | Voz de Buzz Lightyear Car |
| Billy Crystal | Voz de Mike Car |
 | John Goodman | Voz de Sullivan Truck |
| Dave Foley | Voz de Flik Car |
| Sheryl Crow | Voz de Elvis |
