미국 남부의 시골 웨스트버지니아, 로건 삼남매는 가난하게 살아가는 평범한 사람들이다. 큰형 지미(채닝 테이텀)는 다리가 불편해 하루아침에 일자리를 잃었다. 동생 클라이드(애덤 드라이버)는 바텐더인데 군에서 복무할 때 한손을 잃었다. 막내 멜리(라일리 코프)는 운전을 즐기고 미용실에서 일한다. 지미는 레이싱 시합 경기장에서 공사 인부로 일하다가 경기장 곳곳에서 벌어들이는 돈이 지하 금고에 모이는 과정을 알게 되고, 동생 클라이드와 함께 그 돈을 손에 넣을 계획을 꾸민다. 두 형제는 감옥에 수감된 폭파 전문가 조 뱅(대니얼 크레이그)을 탈옥시키고, 조 뱅의 동생까지 그들의 계획에 끌어들인다. 로건 형제와 조 뱅 형제들은 막내 여동생 멜리의 도움을 받아 레이싱 경기장에 잠입하는데...
한때 최고의 스피드를 자랑하던 레이싱계의 전설 라이트닝 맥퀸은 어느덧 날렵한 디자인과 파워풀한 엔진을 장착한 신예들에 밀려 퇴물 소리를 듣게 된다. 경쟁하던 동료들 역시 하나둘 은퇴를 선언하고, 외롭게 스피드 경쟁을 펼치던 맥퀸도 떠오르는 슈퍼스타 스톰에게 망신을 당하며 1위 자리를 내준다. 급기야 치명적 부상을 입고 은둔생활을 하게 된다. 그러던 중 맥퀸은 젊은 트레이너 크루즈를 만나 재기를 도모한다. 하지만 안 맞아도 너무 안 맞는 크루즈와의 훈련은 맥퀸을 또 다시 어려움에 빠트리는데...
세계 최대 규모의 레이싱 대회중 하나인 나스카(NASCAR: National Association for Stock Car Auto Racing) 대회에서 돌풍을 일으키는 릭키 바비는 그야말로 국민적 영웅이다. 그는 어릴적부터의 친구이자 레이싱 파트너인 칼 노튼 주니어와 함께 '겁없는 2인조'를 이루어, 수많은 레이싱 대회에서 1위와 2위를 차지하면서, 팬들을 열광시킨다. 물론 1등은 항상 릭키의 차지이고 칼은 만년 2위이다. 그때 프랑스 레이싱 대회인 포뮬러 원의 레이서인 쟝 지랄드가 나스카의 우승을 두고 릭키에게 도전장을 던진다. 치열한 레이스가 벌어지던 중 릭키의 차가 충돌, 전복되는 사고가 발생, 릭키는 병원으로 실려가고, 육체보다는 마음의 병이 든 그에게 고난의 세월이 시작된다. 자신의 커리어는 물론 아름다운 아내까지도 칼이 차지해 버리자, 릭키는 아들을 데리고 고향인 시골마을로 돌아간다. 그곳에서 그를 격려해주는 엄마와 황당한 옛날 레이싱 기술을 가르쳐주는 아빠의 도움을 받은 릭키는 재기에 나선다. 드디어 쟝과 칼을 상대로 한 레이싱 게임이 시작되는데...
