Il film inizia con una scena di spionaggio, che vede protagonista l'agente Finn McMissile in azione su delle piatteforme petrolifere.

Il film infatti si svilupperà su due linee: un'inedita storia di spionaggio e quella del mondo delle corse di Cars.

Un ricco petroliere, dopo una sfortunata esperienza, decide di creare un carburante alternativo

per abbandonare il petrolio, e organizza "l'unico" World Grand Prix per dimostrarne l'affidabilità, fornendolo a tutte le auto in gara.

Tre gare (Giappone, Italia, Inghilterra) a cui parteciperanno vari concorrenti,

tra cui Francesco Bernoulli, una auto da F1 che rappresenta l'Italia, che ha la convinzione di essere il migliore.

C'è però in atto un complesso complotto alle spalle di questo Gran Prix,

lo scopo del quale è mandare a monte l'affidabilità del nuovo carburante alternativo per continuare a lucrare sul petrolio.

A questo caso lavorano gli agenti dell'inteligence McMissile e Holly Shiftwell.

Per un equivoco Cricchetto viene scambiato per un agente sotto copertura:

un informatore americano avrebbe dovuto fornire a McMissile delle informazioni

il giorno della presentazione in Giappone del World Gran Prix, ma è in pericolo,

e poco prima di essere catturato le affida all'insaputa di Cricchetto,che diventa a tutti gli effetti il protagonista del film.

Ed è proprio mentre si disputano le gare che si verificano i più grandi colpi di scena

e i fantastici scontri tra i personaggi dell'intelligence e i "cattivi".

E' proprio Cricchetto che si dimostrerà determinante,

con i suoi interventi spesso disastrosi e la sua arguta conoscenza meccanica,

a scoprire chi è a capo di questo complotto, che sarà il colpo di scena finale del film.