A distanza di 6 anni dal secondo episodio della serie, Saetta McQueen archivia le proprie esperienze spionistiche e torna a far ruggire il proprio motore nelle competizioni utili alla conquista della Piston Cup. Il tempo passato comincia però a farsi sentire, in particolare quando Jackson Storm, una macchina da corsa di ultima generazione, gli sottrae il titolo e induce tanti veterani al ritiro, aprendo la strada a nuovi protagonisti delle competizioni motoristiche.
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