Машины как люди. Говорящие автомобили возвращаются с головокружительными авантюрами. Маккуин выиграл Кубок Поршня в Радиатор-Спрингсе уже в четвертый раз и рад бы отдохнуть в веселой компании Сэлли и Мэтра, да все планы спутал Майлс Карданвал. Этот чудный пришелец — первый во вселенной говорящих тачек электромобиль — собирает гонщиков со всей планеты и желает покрасоваться перед ними своими необычными технологиями. Гран-при «Тачки 2» должен пройти в нескольких странах, и старине Мэтру не сидится на месте.

Эвакуатор-тягач подбивает друга на новую серию гонок, обещающей стать самой грандиозной. Молния нехотя соглашается. Но два верных друга-автомобиля даже не подразумевают, куда приведут гонки, которые устраивает нефтяной магнат Майлс. А тем временем кучка ржавых тачек замыслила шпионский заговор. Профессор Цундапа, владелец нефтяного месторождения, в компании с загадочным неизвестным готовит самую крупную аферу века — подмену экологического топлива Аллинол. Именно ради рекламы своего топлива и устраивает серию гонок Майлс. Гонки могут не состояться. Но тут в дело вступают гоночный болид Молния, эвакуатор-тягач Мэтр и верная подруга Сэлли. Они вынуждены стать секретными агентами и раскрыть шпионские заговоры ржавых авто и профессора Цундапы.