自从上一集牛仔伍迪救回巴斯光年之后，他一直和其他玩具一起快乐的生活在小主人家一次，小主人参加夏令营去了，伍迪以为破旧而没被带去。留在家里的伍迪恰巧被一个玩具收藏家发现了，认为他是近代最具代表性的玩具。

开发出新能源的迈尔斯伯爵召开世界杯赛车大奖赛，各路好手纷纷云集，独独缺了活塞杯霸主闪电麦昆。原来他刚好回到温泉镇，与好哥们板牙、女友莎莉享受快乐的假期。

汽车世界中，一年一度的活塞杯再次拉开序幕。红色跑车“闪电”麦坤和“冠军”、“路霸”是冠军最有力的竞争者。而作为新人，麦坤具有极高的天赋，同时也是一个目空一切的家伙。