Rayo McQueen: Es el protagonista principal de la película. Es un coche de carreras novato y ambicioso que sueña con ganar la Copa Pistón. Al principio es arrogante y egoísta, pero a lo largo de la película desarrolla una actitud más humilde y aprende la importancia de la amistad y el trabajo en equipo.

Mate: Es el mejor amigo de Rayo McQueen. Mate es un simpático camión de remolque de color marrón, algo ingenuo pero extremadamente leal. A menudo actúa como el alivio cómico de la película y es conocido por su humor y sus extravagantes historias.

Sally Carrera: Es un Porsche 996 descapotable y la propietaria del Motel Cozy Cone. Es inteligente, carismática y se convierte en el interés amoroso de Rayo McQueen. Ayuda a McQueen a comprender la verdadera belleza y el valor de la vida en Radiator Springs.

Doc Hudson (Fabuloso Hudson Hornet): Es un Hudson Hornet de color azul, que anteriormente fue una leyenda de las carreras. Aunque inicialmente es un personaje reservado y solitario, se convierte en un mentor para Rayo McQueen, enseñándole lecciones valiosas sobre la vida y las carreras.

Francesco Virgolini: Es un automóvil de carreras italiano y es uno de los principales rivales de Rayo McQueen en la película "Cars 2". Es conocido por su estilo arrogante y su actitud competitiva. Su diseño se inspira en los coches de carreras italianos de Fórmula Uno, con una carrocería roja, verde y blanco, y un número 1 en su capó. Francesco es muy seguro de sí mismo y se enorgullece de su herencia italiana, a menudo haciendo alusiones a la grandeza del automovilismo italiano y burlándose de los competidores que considera inferiores. A lo largo de la película, se enfrenta a Rayo McQueen en una serie de carreras emocionantes alrededor del mundo, y aunque inicialmente es un rival desagradable, eventualmente desarrolla un respeto mutuo por McQueen y sus habilidades de carrera.