Sorprendido por una nueva generación de corredores ultrarrápidos, el legendario Rayo McQueen queda relegado repentinamente del deporte que tanto ama. Para retomar su carrera, va a necesitar la ayuda de una joven mecánica de carreras, Cruz Ramírez, que tiene su propio plan para ganar, además de la inspiración del fallecido Fabuloso Hudson Hornet y un par de giros inesperados. ¡Y para probar que el nº95 no está ni mucho menos acabado, el campeón tendrá que poner a prueba su valía en el gran circuito de la Copa Piston!
 | Owen Wilson | Lightning McQueen |
 | Armie Hammer | Jackson Storm |
| Bonnie Hunt | Sally Carrera |
| Tony Shalhoub | Luigi |
| Katherine Helmond | Lizzie |
| Cristela Alonzo | Cruz Ramirez |
| Cheech Marin | Ramone |
| Larry The Cable Guy | Mater |
 | Chris Cooper | Smokey |
| Nathan Fillion | Sterling |
| Lea DeLaria | Miss Fritter |
 | Kerry Washington | Natalie Certain |
| Bob Peterson | Chick Hicks |
| John Ratzenberger | Mack |
| Lewis Hamilton | Hamilton |
 | Paul Newman | Doc Hudson |
| Jenifer Lewis | Flo |
| Jeff Gordon | Jeff Gorvette |
