Действие мультсериала происходит спустя несколько месяцев после событий, показанных в «Тачках 3». Спортивный автомобиль Молния МакКуин, проживающий в захолустном городишке Радиатор-Спрингс, неожиданно узнает, что у его лучшего приятеля Мэтра есть сестра где-то на Восточном побережье, которая скоро должна выйти замуж. Последний хочет ее навестить и убеждает МакКуина составить ему компанию в путешествии через всю Америку по пересеченной местности. Так начинается грандиозное приключение двух друзей, наполненное непредсказуемыми трудностями и новыми знакомствами.