Rayo McQueen y la adorable grúa Mate viajan al extranjero para participar en el primer Campeonato Mundial en el que se decidirá cuál es el coche más rápido del planeta. La primera escala es Tokio, Japón, donde Mate tendrá que convertirse en un espía secreto al verse envuelto sin saberlo en un caso de espionaje internacional, que le llevará a París y a Londres. Por si fuera poco, también vivirán una aventura de proporciones épicas al viajar a Porto Corsa, Italia, para disputar el primer Campeonato Mundial. La pareja tendrá que perderse las especialidades de la Riviera italiana -yates, playas y pasta al pesto- ya que Mate tiene que dar un rodeo en su misión de espionaje, mientras McQueen compite contra los mejores del mundo.