Si les courses de voiture étaient au centre du premier épisode très réussi de Cars, le second s'appuie sur l'univers des films d'espionnage. Le personnage de James Bond et sa passion pour les belles voitures seront facilement décodés par les parents.
Dans cet épisode de Cars, Flash la voiture de course (Guillaume Canet) et Martin la dépanneuse (Gilles Lelouche) participent au Grand Prix Mondial, une course exceptionnelle pour vanter les mérites de l’Allinol, un carburant propre révolutionnaire. C’est l’occasion pour les deux amis de faire équipe pour que Flash soit sacrée voiture la plus rapide du monde.
De leurs côtés, Finn McMissile (Lambert Wilson) et Holley Shiftwell (Mélanie Doutey), deux agents secrets, enquêtent sur une mystérieuse organisation criminelle qui parasite la course.
Suite à un quiproquo, Martin, qui prend dans cet épisode la place du héros, est embarqué dans une aventure explosive pour tenter d’arrêter les méchants et sauver son meilleur ami.