Star race car Lightning McQueen and his pal Mater head overseas to compete in the World Grand Prix race. But the road to the championship becomes rocky as Mater gets caught up in an intriguing adventure of his own: international espionage.

รถแข่งซูเปอร์สตาร์ ไลท์นิ่ง แม็คควีน (โอเว่น วิลสัน) และ เมเทอร์ (แลร์รี่ เดอะ เคเบิล กาย) รถลากสุดแนว คู่หูเพื่อนซี้ที่จะต้องพบกับการเดินทางที่น่าตื่นเต้นใน Cars 2 สายลับสี่ล้อ...ซิ่งสนั่นโลก เมื่อพวกเขาจะต้องเดินทางข้ามน้ำข้ามทะเลเพื่อเข้าแข่งขันรายการ เวิล์ด กรังด์ปรีซ์ ที่จัดขึ้นเป็นครั้งแรกของโลก เพื่อที่จะหารถที่วิ่งเร็วที่สุดในโลก แต่เส้นทางสู่การเป็นแชมป์กลับเต็มไปด้วยอุปสรรคขวากหนาม เส้นทางอันคดเคี้ยว และสิ่งที่น่าแปลกใจที่สุด เมื่อเมเทอร์ ต้องปฏิบัติสุดยอดภารกิจของเขาในฐานะซูเปอร์สปายสายลับระดับโลก เมเทอร์ต้องแยกร่างระหว่างการช่วยเหลือ ไลท์นิ่ง แม็คควีน ในการแข่งขันระดับโลก และภารกิจลับสุดยอดที่ได้รับมอบหมายโดยซูเปอร์สปายสายลับขั้นเทพจากสหราชอาณาจักร ฟินน์ แมคมิซซายล์ (ไมเคิล เคน) และสายลับฝึกหัด ฮอลลีย์ ชิฟท์เวล (เอมิลี่ มอร์ติเมอร์) การผจญภัยสุดระทึกของเมเทอร์ได้พาเขาไปสู่การขับรถไล่ล่าบนถนนในญี่ปุ่น และ ยุโรป ที่พ่วงท้ายมาด้วยเพื่อนๆ ของเขาและทั่วทั้งโลกที่เฝ้าจับตาดูอยู่ ความสนุกแบบไฮ-สปีดกับเหล่าตัวละครรถยนต์แบบใหม่ๆมากมาย ที่จะต้องพิชิตทั้งเหล่าวายร้ายและคู่แข่งในการแข่งขันระดับโลก