Ferrugem e Poeira, os donos de Rust-eze e patrocinadores de corrida de McQueen, enviam ele e Mack para o centro de corrida recentemente aberto, para sua surpresa. Quando chega, descobre que eles tinham vendido a Rust-eze ao seu novo dono Sterling, que o atribui a trabalhar com a técnica da corredora hispânica Cruz Ramírez. McQueen, eventualmente, se torna impaciente e irritado com os métodos de Cruz e tenta usar um simulador de corrida de alta tecnologia, mas este, por não estar acostumado com novo sistema acaba causando danos graves ao equipamento.
Convencido de que Relâmpago já não é capaz de ganhar, Sterling está pronto para tirá-lo do circuito de corrida e usá-lo para a promoção de produtos. McQueen não concorda e oferece a Sterling um acordo: Se ele ganhar a primeira corrida da temporada, na Flórida, ele continua correndo a seu próprio critério; caso contrário, se perder, abandona o mundo das corridas para sempre. Sterling aceita o acordo e envia a Cruz a trabalhar com ele face a face, na Praia Bola de Fogo.
Em vez de melhorar a sua própria velocidade máxima para superar a Storm, Relâmpago McQueen passa a maior parte do dia, ajudando a Cruz se acostumar a correr a costa arenosa fora do centro de treinamento. Para se inspirar, viajam até uma pista de terra onde corria Doc, mas, inadvertidamente, acabam competindo em uma corrida de demolição, que Cruz no final ganha, o que leva a que Relâmpago McQueen seja humilhado em rede nacional de televisão.
McQueen fica furioso com sua treinadora por fazê-lo perder tempo e, acidentalmente, quebra o troféu que Cruz havia ganho. Cruz se decepciona e revela que sempre quis correr profissionalmente quando era jovem, mas nunca começou uma carreira porque sentia-se muito inferior à dos outros carros, por isso se tornou uma treinadora. Então ela decide viajar de voltar ao centro de treinamento por sua conta.
Depois de ver uma notícia sobre o novo recorde de velocidade de Storm, McQueen telefona para seu melhor amigo Mate, para pedir-lhe um conselho. Mate diz que realmente não havia ninguém mais esperto que Doc, exceto quem o ensinou tudo, dando a Relâmpago a ideia de procurar Smokey, o mentor de Doc. McQueen alcança a Cruz e os dois viajam para Thomasville, a cidade natal de Doc, onde estão a Smokey e muitos dos velhos amigos de Doc. Aceitando o fato de que já não é o corredor que alguma vez foi, permite-lhes ensinar métodos para ser mais esperto do que Storm, em vez de tentar vencê-lo com velocidade pura. Smokey revela que, embora Doc nunca mais voltou a correr após o acidente, porem encontrou uma nova felicidade, treinando Relâmpago. Durante uma corrida de prática, McQueen se lembra de seu acidente e perde para Cruz, que tinha levado algumas lições de Smokey a sério. McQueen fica frustrado, mas não havia mais tempo, ele deve partir para a Florida. Ele agradece toda a ajuda de Smokey e seus amigos e se despede, pronto para o que der e vier.
Na corrida, na Flórida, Relâmpago se surpreende de ver a Smokey e aos velhos amigos de Doc dando força a ele. Sally, Luigi, Mate e todos os amigos de Radiator Springs acompanham McQueen à prova de abertura da copa Pistão, sua ultima chance de provar que ainda pode ser o campeão. Como não participou dos treinos classificatórios, McQueen terá que largar na última fila.
Apesar de ter ficado atrás dos corredores de nova geração McQueen começa a ganhar liderança, Sterling vê Cruz e ordena-lhe que volte ao centro de treinamento. Com a prova interrompida por causa de um acidente, McQueen a chama de volta para a pista, e convoca Cruz em segredo para o Pit Stop. Ramone muda a pintura de Cruz e é ela quem volta a correr para a equipe 95. Algum tempo depois, McQueen assume o posto de chefe de equipe,e quando Cruz finalmente emparelha com Storm na reta final, ele a arremessa contra a parede, mas Cruz usa uma manobra de Doc,e faz um giro por cima de Storm e cruza a linha de chegada. Ela prova que não apenas sabe correr como é uma vencedora. Sterling está pronto para tirar McQueen das corridas, porem seu nome aparece junto ao de Cruz no painel já que ele que iniciou a corrida.
Os dois vencem em equipe e recebem crédito pela vitória. Sally se apresenta como advogada de McQueen e lembra Sterling do acordo, se Relâmpago vencesse ele decidia quando parar de correr.
Cruz encerra seu trabalho com Sterling para aceitar uma oferta para correr com o Tex dono da Dinoco e sua equipe.
Mais tarde, em Radiator Springs, Relâmpago e Cruz montam uma corrida de exposição para seus amigos. Cruz aparece com a nova pintura da Dinoco e usando o velho número 51 de Doc e McQueen surpreende a todos ao aparecer usando as cores de Doc, para honrar sua memória. Mais tarde é revelado que Tex, dono da Dinoco comprou Rust-eze de Sterling e Relâmpago decide continuar correndo e treinar a Cruz também. A ideia de Relâmpago é ser o chefe de equipe de Cruz só até o final da temporada e para isso usará as cores de seu amigo e mentor Doc.
Em uma cena após os créditos, Mate está trabalhando em seu terreno, e quando seu telefone celular toca, tira involuntariamente sua antena de recepção, e o telefone para então ele reclama da tecnologia.
Carros 3 teve ótima recepção pela critica especializada recebendo 89% de aprovação no Rotten Tomatoes com 76% de aprovação pelo público.
Em 17 de agosto de 2013, Michael Wallis (voz de Xerife nos filmes) disse aos ouvintes de uma rádio que Carros 3 ocorreria na Rota 66 e incluirá também a Rota 99.[13]
Na reunião dos acionistas da Disney em 18 de março de 2014, o CEO da Disney, Bob Iger, anunciou que a Pixar havia iniciado a pré-produção de Carros 3.[14] Em outubro de 2014, o diretor de criação da Pixar, John Lasseter, revelou no Festival Internacional de Cinema de Tóquio que o filme contará com uma homenagem ao filme de Hayao Miyazaki, O Castelo de Cagliostro, na forma de um velho Citroën 2CV.[15] A produção começou no verão de 2014. Em 8 de outubro de 2015, a data de lançamento do filme foi anunciada para ser em 16 de junho de 2017.[16]
Oito dias depois, em 29 de novembro, a Disney lançou dois cartazes do filme, um para o lançamento doméstico e outro para o internacional.
Em 9 de janeiro de 2017, um teaser estendido foi lançado durante a final do futebol americano universitário da NCAA de 2017.
A estreia de Carros 3 aconteceu a 10 de junho de 2017, em Los Angeles, Califórnia. Chegou aos cinemas norte-americanos a 16 de junho. Foi lançado nas salas de espectáculos do Brasil em 13 de julho de 2017, enquanto às do Reino Unido chegou a 14 de julho.[18] Em Portugal, a estreia ocorreu no dia 20 de julho.[19]
↑ Scott Mendelson (13 de junho de 2017). «Pixar's 'Cars 3' Review: Lightning (McQueen) Strikes On The Third Lap». Forbes (em inglês). Consultado em 10 de setembro de 2017
↑ «'Cars 3' Box Office» (em inglês). Box Office Mojo. 30 de outubro de 2017. Consultado em 1 de novembro de 2017
↑ «Disney e Pixar confirmam Carros 3». R7. 30 de Março de 2014. Consultado em 7 de Setembro de 2015. Cópia arquivada em 3 de abril de 2014
↑ «Cars 3» (em inglês). datereliz.com. Consultado em 7 de Setembro de 2015. Cópia arquivada em 7 de Setembro de 2015