蛰伏2年之后，布莱恩（保罗·沃克 Paul Walker 饰）与多米尼克（范·迪塞尔 Vin Diesel饰）再度联手把火车中的神秘豪车盗走，遭到了警察和黑帮分子的火线追杀。布莱恩和米娅（乔丹娜·布鲁斯特 Jordana Brewster 饰）到里约寻找援兵，并与多米尼克会和。为了寻找多米尼克等人的下落，FBI王牌探员卢克（道恩·强森 Dwayne Johnson饰）挺身而出，组成精英部队，追查来到里约。他雇佣了丧夫的美丽女警艾莲娜（埃尔莎·帕塔奇 Elsa Pataky 饰），一同寻找多米尼克。与此同时，里约的地头蛇也对这些不速之客开火。三股势力开始相互缠斗。期间，因米娅怀孕，布莱恩决定陪她一起逃亡，所以多米尼克只得依靠昔日老友探寻新车的秘密。在罗曼、韩等人的帮助下，多米尼克终于找到了这辆车的秘密，并由此揭开了其中隐藏的一个不可告人的计划……
比赛开始！全球人气最旺的卡通猫鼠搭档，也因此被扫地出门…因为他们专门坏事！他们下一步是实境电视节目，他们报名超级大赛车，第一名的奖品是一栋豪宅。汤姆猫与杰米鼠不按牌理出牌的脱线演出，让该节目的收视率节节高升高，电视台的高层也因此乐不可支。我们敢拍胸脯保证，若您看了这部疯狂搞笑的卡通片也一样笑得合不拢嘴。在这部老少咸宜疯狂搞笑的卡通片中，所有的观众都是赢家。
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。
本片为《多亏了这些飞行器里的好小伙，否则我怎么能花25小时11分从伦敦飞到巴黎呢！ Those Magnificent Men in Their Flying Machines or How I Flew from London to Paris in 25 hours 11 minutes》的续集，叙述一场疯狂赛车就要展开，世界古怪好手纷纷聚集在一起展开航跨欧洲的生死斗，搞笑过程令人喷饭。
2008年《死亡飞车》前传：在不远的将来，随着世界经济的崩溃，暴力充斥社会。为了控制这些无法无天的暴民，各种大型私人城市监狱被建造起来，其中最臭名远扬的就是“绝命岛”监狱。在监狱里的不是杀人犯就是神经病。有“条子杀手”称号的卡尔·卢卡斯被押往这里，接受自己的无期徒刑。但是他正好赶上了一心要在电视领域闯出天下的九月·琼斯掌权的时候，危险的“死亡飞车”游戏被发明出来，卡尔成了一名赛车手，为了自由不惜与众多监狱人员搏命，为自由而奋战着，却不知自己正走上一条传奇之路。