Câu chuyện của Cars 3 - Ô tô 3 bắt nguồn từ vụ va chạm giữa Lightning McQueen và thế hệ xe đua mới. Sau khi gặp chấn thương, McQueen bất ngờ bị đuổi khỏi bộ môn đua xe thể thao mà anh yêu thích. Để trở lại đường băng, anh cần sự giúp đỡ của một kỹ nữ trẻ - Cruz Ramirez. Nhờ kế hoạch của Cruz, cùng với nguồn cảm hứng từ Fabulous Hudson Hornet, Mc Queen sẽ chứng minh cho mọi người thấy rằng # 95 chưa kết thúc vẫn có thể giành chiến thắng trong cuộc đua Piston Cup.