讲述世界冠军闪电麦坤已成为当代车坛的传奇人物，曾五次夺得活塞杯冠军。但车坛风云突变，新车辈出，这让闪电麦坤的优势受到巨大威胁，更可怕的是，麦坤的自信也日渐瓦解。为了重返巅峰，闪电麦坤背水一战，但他对竞速的热爱，能为其回归之战注满能量吗？而除了麦坤外，影片中还有两位关键角色——酷姐拉米雷兹与黑风暴杰克逊。前者是一个阳光但严厉的赛车技师，将帮助麦坤重回巅峰；后者造型酷炫、速度奇快无比，是新一代赛车中的领跑者，也是麦坤最大的竞争对手。

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（黄磊 配音）。原来他刚好回到温泉镇，与好哥们板牙（范伟 配音）、女友莎莉享受快乐的假期。由于意大利方程式赛车法拉斯·高的挑衅，当然也有吃醋的原因，麦昆最终同意参加世界杯，并带着板牙等好友一同周游世界。在日本站比赛的前一天，板牙偶然结识了英国特工迈克飞弹和霍莉（姚晨 配音），他们正在追查一支犯罪团伙的新动向。板牙阴差阳错被霍莉当作美国来的街头特工，由此卷入了麻烦之中。在次日的比赛中，麦昆与法拉斯·高竞争激烈，与此同时不断有选手意外爆缸，板牙则撞见迈克和神秘组织火并的场面。 因这一连串意外，麦昆和板牙的友情受到动摇，而这一切的幕后老版也渐渐露出真实面目……