Quand Dusty apprend que son moteur est endommagé et qu’il ne pourra peut-être plus jamais participer à une course, il décide de changer de voie et de se lancer dans la guerre contre le feu au sein d’une équipe improbable en charge de la protection du parc national de Piston Peak. Il joint ainsi ses forces à celles de l’hélicoptère de secours Blade Ranger et de sa courageuse équipe de l’air dont la très vive Lil’Dipper, l’hélicoptère de transports lourds Windlifter, l’ancien transporteur militaire Cabbie et une bande de courageux véhicules tous-terrains. Dans leur bataille contre les incendies, Dusty va découvrir combien il en coûte pour devenir un vrai héros…

Chaque jour, alors qu’il pulvérise des traitements agricoles sur les récoltes, Dusty se prend à rêver qu’il pourrait voler en compétition, au milieu des avions les plus rapides au monde. Seulement voilà, Dusty n’a pas vraiment le gabarit d’un champion, et en plus, il est sujet au vertige ! Comme il n’est pas du genre à renoncer, il fait appel à Skipper, un as de l’aéronavale, pour l’aider à se qualifier lors des éliminatoires du Grand Rallye du Tour du Ciel et ainsi défier sur son terrain Ripslinger, le redoutable tenant du titre. Et c’est au-dessus du monde de "cars", avec l’aide d’une hilarante flottille de casse-cou volants venus des quatre coins de la planète, que Dusty va déployer ses ailes pour relever, sous les yeux des spectateurs du monde entier, le plus grand défi de sa vie…