Geheimagenten leben gefährlich, vor allem wenn finstere Wagen eine neue Spezialwaffe besitzen und ein unbekannter Boss im Hintergrund die Fäden zieht. Mit dieser Welt der Agenten hat Lightning McQueen eigentlich nichts zu tun. Er freut sich auf den World Grand Prix, ein ganz besonderes Rennen, zu dem ihn seine Freunde aus Radiator Springs begleiten. Doch dann taucht die Spezialwaffe an der Rennstrecke auf und Lightnings rostiger Freund Hook lernt Agent McMissile und seine hübsche Assistentin kennen.