Disney-Pixar Cars 2 - это гоночная игра, которая повторяет сюжет фильма, снятого по ее мотивам.
В однопользовательской игре есть две различные части игрового процесса. В первой части игроки могут управлять Молнией Маккуином, который путешествует по миру и участвует в мировом Гран-при. Типы гонок варьируются от гонки один на один с автомобилем, представляющим страну, в которой участвует Молния, или соперником Молнии Франческо, гонки на выбывание против трех других автомобилей, и, наконец, гонки Мирового Гран-при для страны, в которой участвует Молния.
Вторая часть включает в себя стелс-миссии с Мэтером. У Мэтра есть шпионские способности: подкрадывание, позволяющее ему становиться невидимым, репеллятор для оглушения и ретрактор для захвата. В этих миссиях ему приходится пробираться мимо вражеских машин и вертолетов. У Мэтра также есть несколько легкомысленных миссий, в которых он, например, собирает мороженое.
В игре также есть режим гонок Grand Prix и другой режим под названием CHROME, в котором игроки могут переигрывать уровни с персонажами, которых они разблокировали во время игры.