타요와 가니는 학교 직업체험 숙제로 소방대원 체험을 맡게 된다. 체험을 가장 열심히 한 팀에게는 칭찬스티커를 주겠다는 티치의 말에 의욕적으로 체험에 임하지만, 각자의 실수로 매번 훈련을 망치게 되는 타요와 가니. 칭찬스티커를 받기 어려워진 타요와 가니는 서로에게 불만을 갖게 되고, 결국 사이가 틀어지고 만다.

로기는 도전 TV 프로그램에 '집 끌기에 도전한 자동차'로 출연한 토토를 보고, 자신도 TV에 출연하기 위해 도전장을 내밀기로 한다. 라니에게 부탁해 자신의 도전을 촬영하던 로기는 여러 가지 묘기를 부려 보지만, 번번히 실패하자 초조해 한다.

어느 날 운행을 하던 피넛은 첼로 가방을 손님이 두고 내린 것을 깨닫고 주인을 찾아 준다. 그런데 웬일인지 첼로의 주인은 가방을 찾았음에도 난감해 한다. 남자는 피넛에게 자신을 시각 장애인 첼로 연주자 한스라고 소개하며, 무대 공포증이 생겨 더 이상 연주를 할 수 없을 것 같다고 고백한다.

최근 부쩍 우정이 돈독해진 스피드와 샤인. 우정 배지까지 나누며 영원히 함께할 것을 맹세한다. 그러던 어느 날 샤인이 ‘멋진 자동차 모델 선발대회’ 본선에 진출하게 되고, 우승하면 해외로 가게 된다는 소식을 듣게 된다. 스피드는 멋지게 꾸민 샤인의 모습을 보자 샤인이 우승할 거라고 확신한다. 스피드는 이제 샤인과 떨어지게 되어 속상한데, 샤인은 대회 준비에만 정신이 팔려 있자...

타요는 유치원생 승객들이 버스와 기차 중 누가 더 빠르냐고 묻자 난감해하는데, 운행 중 띠띠뽀와 만나게 된다. 타요는 결국 유치원생들의 성화에 못 이겨 띠띠뽀와 달리기 시합을 하기로 약속하게 되고, 자신보다 훨씬 빠른 띠띠뽀와 겨룰 생각에 막막해한다. 이 소식을 들은 꼬마버스들은 타요의 시합 준비를 돕기로 한다.

꼬마버스들은 도심의 영웅처럼 나타난 새로운 구조대원 ‘제이’를 보고 친해지고 싶어 한다. 특히 ‘제이’의 멋진 활약에 감탄한 라니는 ‘제이’와 친해지고 싶지만, ‘제이’는 라니를 만날 때마다 쓴소리를 하고 이로 인해 라니는 ‘제이’가 자기를 싫어한다고 오해한다. ‘제이’의 환영식 날, 결국 라니는 환영식에 가지 않고 주차장 놀이터로 가서 홀로 시간을 보내는데, 그만 엘리베이터가 고장 나고 만다.

타요의 새 친구 차체가 고장 나 며칠간 정비소에 머물게 된 타요는 매일 정비소를 놀러 오는 새 ‘짹짹이’와 친해지게 된다. 하지만 수리가 끝난 후에도 타요를 쫓아오며 운행을 방해하는 ‘짹짹이’. 이에 의아해하던 타요는 자신의 지붕 위에 ‘짹짹이’가 새집을 짓고 알을 낳았다는 사실을 알게 된다. 타요는 어쩔 수 없이 알이 부화할 때까지 ‘짹짹이’와 동거동락하게 된다.

킨더의 농장체험 함께 유치원에서 농장 체험을 가게 된 킨더와 두리, 유치원생들. 유치원생들은 각자 맡겨진 채소를 열심히 가꾸는데, 두리는 자신의 작물만 열매를 맺지 않자 울상이 된다. 두리는 초조한 나머지 킨더에게 채소 가꾸기를 방해한다며 핀잔을 주고, 킨더는 두리에게 미안한 나머지 시간이 날 때마다 농장에 가서 두리의 작물을 가꾼다.

비밀놀이터 복구 대작전 폭우로 인해 비밀 놀이터가 망가져버리자, 꼬마버스들은 추억이 담긴 장소를 잃은 씨투가 속상해 할까 봐 걱정하고, 씨투를 위해 비밀 놀이터를 복구하기로 한다. 한편, 씨투는 패트, 빌리와 함께 망가진 비밀 놀이터 자리에 꼬마버스들을 위해 놀이동산을 지어 주기로 한다.

토니는 남산 축제의 장기자랑에 나가기 위해 열심히 랩 공연을 준비하지만, 공연 중에 큰 실수를 해서 웃음거리가 되고 만다. 의기소침한 토니의 기분을 풀어주기 위해 꼬마버스들은 각자 서로 다른 방법을 동원해 토니의 기분을 풀어주려 하지만, 번번히 실패하고 만다. 토니의 기분을 풀어줄 좋은 방법이 없을까 함께 고민하던 꼬마버스들은 토니를 위해 작은 무대를 마련해, 공연의 실수를 만회할 기회를 만들어 주기로 한다.

어느 날, 로기가 차고지에 늘어놓은 잡동사니 물건들 때문에 하트의 타이어에 구멍이 나고 만다. 이 때문에 하트는 로기가 늘어놓은 물건들에 대해 불만을 가지지만, 로기가 새로 가져온 물건들 중에서 마음에 드는 리어윙을 발견한다. 하트는 자신의 차체에 리어윙을 달아보는데, 하나의 갑작스런 심부름 때문에 리어윙을 되돌려 놓지 못하고 만다. 그 사이 로기와 꼬마버스들은 리어윙을 찾기 시작하고, 하트는 친구들 몰래 리어윙을 되돌려 놓기 위해 노력한다.

꼬마버스들이 모처럼 조이의 마술공연을 보러 공연장에 가지만, 공연장 안은 관객 하나 없이 썰렁하다. 꼬마버스들도 조이의 마술공연이 익숙한 듯 공연 내내 지루해하자, 조이는 잔뜩 풀이 죽는다. 꼬마버스들은 의기소침한 조이를 위해 함께 새로운 마술공연을 만들어보기로 하고 꼬마차들이 좋아하는 곳들을 찾아 다니며 새로운 마술공연을 위한 아이디어를 찾는다.

운행 중 두리 아빠를 만난 타요는 평소 일이 바빠 두리와 놀아주지 못했던 두리 아빠의 사정을 알게 된다. 곧 두리의 생일이란 이야기를 들은 타요는 두리가 ‘가디언엑스’ 한정판 장난감을 갖고 싶어한했다는 것을 알려주고, 두리 아빠와 함께 장난감을 구하기 위해 함께 나선다. 하지만 결국 장난감을 구하는데 실패한 타요와 두리 아빠는 진짜 가디언엑스의 사인을 받기 위해 가디언엑스 촬영장으로 향한다.

운행을 마친 가니가 로기와 함께 차고지로 돌아가던 길에 고장이 난 피넛을 발견한다. 가니는 기꺼이 피넛을 돕기로 하지만, 승객들은 늦게 정류장에 온 가니에게 불평한다. 이야기를 들은 로기는 자신이 손해 보면서까지 왜 다른 이들을 돕냐고 핀잔을 주지만, 가니는 그럼에도 주변을 돕고 손해를 보고 만다. 그러던 어느 날 가니는 자신이 꼭 보고 싶었던 영화를 볼 수 있는 기회를 가지게 된다. 기쁜 마음에 차고지를 나서는데, 차고지 앞에서 하나가 가니에게 간절히 도움을 요청한다.

“할리우드 촬영현장 견학”프로그램에 신청해 선정된 타요 덕분에 미국에 가게 된 꼬마버스들. 미국에 도착한 꼬마버스들은 촬영장 견학 전 관광을 하기로 하지만, 타요의 독단적인 행동으로 인해 불만이 쌓인 꼬마버스들은 타요와 싸우고 각자 관광을 즐기게 된다. 한편, 타요는 견학권을 잃어버려 망연자실해하다가 촬영스텝으로 오해 받아 우연히 촬영장에 들어가게 되고, 유명배우 ‘마일리’를 만나게 된다.

‘마일리’의 사연을 알게 된 타요는 ‘마일리’가 사람들의 눈을 피해 친구들을 만날 수 있도록 돕는다. 배우가 된 후 친구들과 만나지 못했던 ‘마일리’가 친구들과 감동의 재회를 하는 모습을 통해 타요도 친구의 소중함을 새삼 깨닫게 된다. 마일리의 도움으로 타요는 꼬마버스들과 화해하고, 최고 대우를 받으며 스타의 거리에 마일리와 함께 핸드프린팅 손도장을 남기고 돌아오게 된다.

로기는 꼬마버스들과 함께 소풍을 가는 길에 자신의 차선만 길이 막히거나, 페이스페인팅을 받던 중 앤디의 물감이 떨어지는 등, 자신에게만 안 좋은 일이 계속되자 속상해한다. 그런데 꼬마버스들이 꼬마기차 ‘지니’를 만나고 난 뒤 좋은 일이 생겨서 ‘행운의 지니’라고 부르자, 로기는 자신도 ‘지니’를 만나고 나면 좋은 일이 생길 거라며, ‘행운의 지니’를 찾아 나선다.

면허 시험을 만점으로 통과한 우등생 신입 투어 버스 ‘롤리’는 다른 도시로 운행을 가기 전, 꼬마버스들과 함께 차고지에 머물면서 씨투에게 투어버스 운행에 대해 배우게 된다. ‘롤리’는 운행을 잘하고 싶은 마음에 친구들의 환영회도 마다하고 하루 종일 운행과 관광지에 대해 공부하지만, 씨투와의 첫 운행에서 예상치 못한 돌발상황을 겪으면서 큰 실수를 하게 되고, 운행을 망치고 만다.

휴가를 갖게 된 부바는 며칠간 꼬마버스들과 함께 차고지에 머무르게 된다. 신이 난 꼬마버스들은 부바와 함께 놀이동산을 가는 등 시간을 보내지만 부바가 별로 즐거워하지 않는 것 같자, 꼬마버스들은 하나에게 부바가 좋아하는 것이 뭔지 묻는다. 그러자 하나는 부바의 옛날 사진을 보여주며 부바가 예전에 자주 놀러 갔던 바다와 부바의 옛 친구들을 보여준다. 꼬마버스들은 사진 속에 있는 부바의 옛 친구들을 찾아 부바에게 멋진 휴가를 만들어주기로 한다.

차고지 식구들과 함께 캠핑을 가기로 한 꼬마버스들. 로기는 캠핑에 가져가겠다면서 온갖 잡동사니들을 준비하고, 타요는 로기에게 잡동사니들을 가져가지 말라고 말한다. 서로 옥신각신 하다가 크게 다투고 마는 타요와 로기. 캠핑을 가서도 끊임 없이 다투는 타요와 로기를 걱정스럽게 바라보던 씨투는 하나에게 좋은 방법이 있다면서 아이디어를 낸다.

차고지로 향하던 꼬마버스들과 하트는 남산공원에서 조이의 길거리 공연을 보게 된다. 하지만 몸집이 작은 하트는 큰 자동차들과 관중들 때문에 공연을 하나도 보지 못한다. 그 후로도 하트는 몸집이 작아 하나의 심부름을 제대로 하지 못하는 등 생활에 불편을 겪자, 자신도 친구들처럼 몸집이 커지고 싶다고 생각하게 된다.

언제나 레일을 따라 제한된 동선만 움직일 수 있는 트램열차 트래미는 어디든 자유롭게 다닐 수 있는 자동차 친구들을 부러워한다. 그러던 어느 날, 우연히 곤경에 처한 할머니 차를 도와주게 된 트래미. 그런데 알고 보니 할머니 차는 마법사 차 루시였다! 루시는 답례로 자동차가 되고 싶어하는 트래미의 소원을 들어주고, 트래미는 드디어 꿈에 그리던 보통 자동차가 된다. 그렇게 트래미는 꼬마버스들과 함께 학교도 가고 놀이터도 가면서 신나는 시간을 보내게 된다.

자동차 학교에서 ‘친구’에 대한 수업을 들은 꼬마버스들. 라니는 늘 곁에 있어주는 고마운 꼬마버스들에게 정성껏 준비한 선물을 주기로 한다. 하지만 타요와 로기, 가니는 함께 놀이를 하다가 라니를 화나게 만들고, 라니는 준비한 선물을 홧김에 내다버린다. 하지만 꼬마버스들이 라니를 찾아가 진심 어린 사과와 선물을 건네자 마음이 눈 녹듯 풀어진 라니는, 뒤늦게 내다버린 선물이 떠오르고 다급하게 선물을 찾으러 나선다.

도로를 달리던 제이는 으랏차에 의해 엉망이 된 도로를 발견하고 어떻게 된 일인지 묻는데, 으랏차는 매번 실수를 저질러 사고를 친다며 속상해한다. 제이는 으랏차를 위해 몰래 으랏차의 뒤를 따라다니면서 으랏차의 잘못된 행동을 찾아보기로 하고, 조심성 없는 으랏차의 행동들이 크고 작은 실수를 만든다는 사실을 알아낸다. 제이는 으랏차가 더 이상 실수를 반복하지 않도록 꼬마버스들과 함께 으랏차의 연습을 돕기로 한다.

늦은 밤, 타요는 남산에서 초능력을 가진 아기 공룡을 목격한다. 하지만 친구들이 자신의 말을 믿어주지 않자, 타요는 꼬마버스들과 함께 다시 남산을 찾는다. 그리고 타요의 말처럼 정말 아기 공룡과 만나게 되는 꼬마버스들. 그런데 연구원들이 공룡을 연구하기 위해 잡아가려 하자, 꼬마버스들은 공룡을 숨겨주기로 결심한다. 아기 공룡에게 ‘티노’라는 이름을 지어주고, 차고지에서 함께 즐거운 시간을 보내는 꼬마버스들.

차고지에서 함께 지내던 아기 공룡이 집을 그리워하자, 안타까워하는 꼬마버스들. 꼬마버스들은 공룡의 기분을 풀어주기 위해 도심구경을 나서고, 함께 즐거운 시간을 보낸다. 하지만 연구원들에게 발각된 꼬마버스들과 공룡이 연구원들에게 쫓기게 되자, 공룡의 초능력과 자신들의 기지를 발휘해 연구원들을 따돌린다. 꼬마버스들은 아기 공룡을 집으로 돌려 보내주며 아쉬운 작별인사를 나눈다.