Una familia de superhéroes casi retirados, algo entraditos en años y kilos, que tratan de sobrevivir en la dura vida diaria, son obligados a volver a la acción... simplemente para salvar al mundo. Bob Paar solía ser uno de los más grandes superhéroes del mundo (también se le conocía como "Mr. Increíble"), salvaba vidas y luchaba contra villanos a diario. Han pasado 15 años, y Bob y su mujer (una famosa ex-superheroína por derecho propio) han adoptado una identidad civil y se han retirado a la periferia para llevar una vida normal con sus tres hijos. Bob se dedica a comprobar los plazos de las reclamaciones de seguros y lucha contra el aburrimiento y los michelines. Está deseando volver a entrar en acción, así que cuando recibe una misteriosa comunicación que le ordena dirigirse a una remota isla para cumplir una misión de alto secreto, no se lo piensa dos veces.

Remy es una simpática rata que sueña con convertirse en un gran chef francés a pesar de la oposición de su familia y del problema evidente que supone ser una rata en una profesión que detesta a los roedores. El destino lleva entonces a Remy a las alcantarillas de París, pero su situación no podría ser mejor, ya que se encuentra justo debajo de un restaurante que se ha hecho famoso gracias a Auguste Gusteau, una estrella de la cuisine. A pesar del peligro que representa ser un visitante poco común (y desde luego nada deseado) en los fogones de un exquisito restaurante francés, la pasión de Remy por la cocina pone patas arriba el mundo culinario parisino en una trepidante y emocionante aventura.

Rayo McQueen y la adorable grúa Mate viajan al extranjero para participar en el primer Campeonato Mundial en el que se decidirá cuál es el coche más rápido del planeta. La primera escala es Tokio, Japón, donde Mate tendrá que convertirse en un espía secreto al verse envuelto sin saberlo en un caso de espionaje internacional, que le llevará a París y a Londres. Por si fuera poco, también vivirán una aventura de proporciones épicas al viajar a Porto Corsa, Italia, para disputar el primer Campeonato Mundial. La pareja tendrá que perderse las especialidades de la Riviera italiana -yates, playas y pasta al pesto- ya que Mate tiene que dar un rodeo en su misión de espionaje, mientras McQueen compite contra los mejores del mundo.