主角是一个十几岁的少年侏儒——斯尼基，终日埋首于树屋实验室的他，希望有朝一日能够发明能飞行的小工具.斯尼基有位同学的父亲雅勒，一直希望自己儿子能跟着斯尼基，一起成为科学家。于是，两人常常窝在树屋内研究发明，偶尔也不免会对实验产生意见分歧，眼看冬天要来了，人们纷纷准备过冬，而热心的斯尼基，正协助民众分发食物，给众多即将进入冬眠的动物。可是另一边，却有桩潜藏的邪恶计画正蕴酿着…原来，奸诈好斗的巨魔兄弟，正在执行他们父亲一手策划的阴谋，目的是夺取动物们的食物，斯尼基和其同学知道这件事之后，在一只神经质的乌鸦带领下，涉险前往山谷深处巨魔兄弟的洞穴，力图夺回食物。

和上集一样，由欧文·威尔逊配音的主角“闪电麦昆”（Lightning McQueen）依然要参加各种赛车比赛，不过这次他将跨出美国国门、周游世界。拉塞特透露，麦昆和他的团队将辗转5个国家，参加F1赛车和拉力赛的重大赛事：第一站是日本东京，他们要从富士山出发，往市区开；第二站是德国，他们要穿过黑森林；第三站是意大利的“Porto Corsa”大赛，它类似于蒙特卡洛汽车大赛；第四站是巴黎的24小时拉力赛；最后一站是伦敦，这也是全片的高潮部分，终点是白金汉宫，有趣的是王宫守卫也是汽车（路虎）。 除了精彩的赛车部分，在《赛车总动员2》中还有另一条故事线，主要是围绕拖车板牙（Mater）展开的，这个角色由“有线电视的拉瑞”（Larry the Cable Guy，艺名）配音。拖车板牙在救了一个英国秘密特工“Finn McMissile”（车型为阿斯顿·马丁）后，被人错当成间谍，卷入了麻烦之中。

闪电麦坤（欧文·威尔逊配音）走到了赛车生涯的十字路口，他刚刚在与一位年轻选手黑风暴杰克逊（艾米·汉莫配音）的较量后失去了冠军头衔。 在被风暴打败后，麦坤打算在训练最后一个赛季后就退休。他的合作伙伴是顶尖训练基地的老板斯特林（内森·菲利安配音），和他的王牌教练科鲁兹拉米雷斯（克里丝特拉·阿隆佐配音）。最后麦坤意识到，斯特林之所以对他感兴趣，不是想让其复出，而是希望他退休，以便能在产品中获得授权使用闪电麦坤的形象。麦坤拒绝退出，跟斯特林定下协议，如果他能赢得本赛季的第一场比赛，他便可以等到自己想要时再退休，但如果他没有取胜，就必须立即退休，老实去当斯特林的品牌代言人 。

拖线（板牙）来说故事啰！他说的故事不但精采，更让你分不清是真的还是吹牛: 一下说自己是特技天王；一下说是西班牙有名的斗牛士；又说他以前是超级大侦探；还曾经在东京甩尾…每个人都听的雾煞煞，到底是他瞎编的？还是真有其事？哈！你永远不会知道！ 皮克斯动画团队继《汽车总动员》之后，再度发挥创意巧思，制作一系列《Cars闯天关》短篇作品，让拖线带大家畅游天马行空的汽车世界！本片共收录九段精彩绝伦的影片，其中还包括两段从未曝光的新作品，让我们一同进入拖线的奇想世界中，看他如何帮我们大家实现梦想！ “我要是撒谎，出门就被车撞！（If I'm lyin', I'm cryin'.）”，这是小拖车拖线（康康 台湾引进版配音）的口头禅。虽然他信誓旦旦地保证，但是关于他的故事总是那么离奇。比如，拖线自称做过特技明星、消防车、私家侦探、外太空拖车、斗牛士、医生、漂移车手、重金属歌手、摔角冠军，甚至还遇到过外星飞碟。他的讲述离奇非常，因此麦昆理所当然不买账。不过，似乎麦昆总会成为拖线那些故事的见证人。是真？是假？别管那么多了，权且随着拖线开怀大笑吧！

闪电麦昆一直打嗝，水箱温泉镇上人人都认为自己有对策。

巴哈赛车手来到镇上，向闪电麦坤发出挑战，要和他进行越野赛，原本悠闲的赛道变得险象环生

在近未来洛杉矶一家专门为罪犯疗伤的医院，福斯特饰演的护士在工作中偶然发现一名举止怪异的病人，与此同时其他病患却接连死于非命 ...

在某个普通的郊外住宅区青草丛内，生活着一群普普通通的菜园蜗牛。这群慢吞吞的小家伙安于现状，朝九晚五，躲避着人类和乌鸦等强大天敌的袭击，享受着来自大自然的馈赠。但是，在它们中间却有一个异想天开的家伙，它叫特伯（瑞恩·雷诺兹 Ryan Reynolds 配音），极度崇拜方程 式赛车手盖·盖尼耶，梦想能够体验风驰电掣所带来的无上快感。在一次意外事件过后，特伯的身体悄悄发生了变化，它拥有梦寐以求的极速，俨然成为一辆蜗牛赛车，并且盲打误撞被带入人类社会。从此以后，印第安纳波利斯的500赛车赛不再是梦想，特伯注定在人类世界书写属于刺激的速度传奇…

在亚当斯学院，一群被欺负的流浪者和不合适的人决心为他们的和平与自尊而战。