큰 컨테이너를 싣고 다니는 대형 트레일러 트럭 친구 '롱'을 만난 타요는 롱을 친구들에게 소개하기 위해 놀이터로 초대한다. 롱은 트레일러를 떼낸 모습이 친구들의 기대와 달리 작고 초라해보일 거라 생각하고 일부러 큰 컨테이너를 싣고 친구들을 만나러 가지만 함께 숨바꼭질을 하거나 미끄럼틀을 탈 때마다 컨테이너가 방해가 되어 롱은 친구들과 제대로 어울리지 못하고 힘들어 하는데...

꼬마버스들은 한강공원에서 공놀이를 하다가 우연히 오래된 지하차도를 발견하게 된다. 타요와 로기는 비록 낡았지만 재밌는 구조의 지하차도에 흥미를 느끼게 되고 라니와의 약속을 져버리고 둘이서만 지하차도에서 즐거운 시간을 보내려 한다. 라니는 이를 못 마땅히 여기지만, 타요와 로기에 의해 말할 수 없는 비밀이 생긴 탓에 이들을 말리지 못 한다. 급기야 라니가 고대하던 남산 소풍 약속까지 타요와 로기에 의해 무산될 위기에 놓이는데…

평소처럼 놀이터에서 함께 놀던 타요와 꼬마버스들. 그런데 어쩐지 삐걱이며 위태롭던 미끄럼틀이 친구들이 다 함께 타고 내려오는 순간 힘 없이 무너지고 만다. 며칠 동안은 놀이터 공사로 놀 수 없다는 말에, 다 함께 미끄럼틀을 타자고 제안한 로기 때문이라며 탓을 하는 친구들. 억울한 로기는 친구들에게 화가 나고, 결국 다투고 만다. 과연 친구들은 예전처럼 사이 좋게 놀이터에서 놀 수 있을 것인가?

새 놀이터는 꼬마 자동차들의 의견을 모아 만들기로 했다는 소식에, 꼬마버스들은 각자 자기가 꿈꾸는 놀이터를 상상한다. 그러나 서로 원하는 것이 너무도 다른 로기와 라니. 더 많은 친구들을 모아 자기 뜻대로의 놀이터를 만들기 위해 고군분투한다. 하지만 치열해진 둘의 경쟁은 어느새 본래의 의도도 잊고 다툼이 되어 가기 시작하는데…?

러비는 중장비들의 공사장 청소를 돕기 위해 잠시 물탱크를 장착하고 살수차의 역할을 하게 된다. 하지만 마음이 약한 러비는 친구들의 도움 요청을 뿌리치지 못해서 매번 공사장에 제 때 나가지 못하고….결국 참다못한 포코는 러비에게 마지막 기회를 주는데, 러비는 이번에도 자신의 도움이 필요한 화재현장을 발견하고 갈등한다. ?

여행을 좋아하는 윈디가 자신의 여행 경험을 영상으로 인터넷에 올려 인기를 끌게 되자, 이를 부러워한 로기가 유명해지고 싶은 마음에 자신의 일상을 영상으로 만들어 채널을 만든다. 하지만 바람대로 인기를 얻지는 못 하고 오히려 우연히 찍은 프랭크의 실수 영상 덕분에 유명세를 키우게 되자 로기는 엉뚱한 생각을 품게 되는데…?

그동안 열심히 운행한 꼬마버스들을 격려하는 차원에서 새로운 차고를 선물한 하나와 씨투. 미끄럼틀과 엘리베이터가 딸린 2층 차고지에 꼬마버스들은 마냥 신기하고 즐겁기만 하다. 나란히 지내던 예전 차고와는 달리, 층을 나누어 방을 사용하게 된 꼬마버스들. 다행히 모두 각자의 방에 만족하는 듯 하고, 서로 자기가 지내는 층이 더 좋다며 자존심을 세운다. 그런데 처음 생각과는 달리, 막상 살아보니 꼬마버스들은 다른 층이 더 좋아보이기 시작하는데... 그리고 한 밤중 차고지 옥상에 들리는 괴 소리의 정체는???

얼마 후 있을 조이의 마술쇼에서 함께 공연할 자동차 조수를 뽑는다는 광고를 본 하트. 하트는 친구들에게 즐거움을 주고 싶다는 마음으로 마술쇼 조수 역할에 지원합니다. 하지만 오디션날 쟁쟁한 지원자들 사이에서 주눅이 들어버린 하트는 준비한 것에 비해 부족한 모습을 보이고 낙담하고 마는데 그런 하트의 모습에서 순수한 열정을 본 조이는 하트도 최종 선발자 중 하나로 뽑습니다. 이렇게 샤인, 토니, 하트는 조이의 조수로서 마술 쇼 준비 첫날을 맞이하게 되는데.. ?

조용한 성격의 가니는 자기같은 도로를 달리는 자동차와 달리 자유롭게 하늘을 날으는 비행기를 동경하며 하늘을 올려다 보는 일이 많아 진다. 그러던 어느날 꼬마버스들이 공항에서 램프 버스들을 도와 여행객들을 나르는 일을 할 기회를 갖게되고, 가니는 공항에 가서 동경했던 비행기를 직접 만날 수 있다는 설레임에 가슴이 뛰는데…?

꼬마버스들이 남산에 놀러오기로 한 날. 트래미는 남산 정상 경치도 함께 보고 남산의 예쁜 꽃으로 만든 선물도 주려고 들떠있다. 하지만, 트래미의 바람과 달리 꼬마버스들은 힘든 남산 정상 구경보다 중턱의 놀이동산에 가길 원하고, 정작 선로 때문에 자유롭지 못한 트래미는 친구들과 어울리지 못하고 구경만 한다. 실망한 트래미는 시내로 내려와 자신처럼 선로로 달리는 띠띠뽀를 만나, 이번엔 기차친구들과 어울리게 되는데… ?

계속해서 빨간 불에 걸려 배달에 늦게 되자 속상해하던 토니는 우연히 길가에서 멋진 모자를 발견하고 주인을 찾아주려 한다. 보관할 곳이 마땅치 않아 직접 쓰고 가던 중, 어김없이 또 빨간 신호를 마주하자 토니는 제발 초록불이 되었으면 좋겠다고 말하는데, 눈치채지 못한 사이 모자가 그 소원에 반응해 마법의 힘으로 토니에게 모든 신호를 초록불로 바꾸는 초능력을 주게 된다. 이 사실을 알게 된 토니는 상황에 따라 마음대로 능력을 발휘하며 눈 앞의 모든 신호를 초록불로 바꾸는데…

카고를 만나러 공항을 찾은 꼬마버스들. 비행기가 맘 놓고 비행을 할 수 있도록 돕는 지상조업 자동차 토잉카 ‘토잉’, 카고로더 ‘로더’, 터그카 ‘터그’ 를 만나게 된다. 무거운 짐을 거뜬히 나르고, 능숙하게 비행기를 견인하는 모습에 감탄하던 꼬마버스들은 급기야 지상조업차들이 하는 일을 직접 체험해보고 싶다는 부탁을 하게 되고, 걱정하는 카고와 달리 지상조업차들은 어깨가 으쓱해져 흔쾌히 이를 받아들인다. 하지만 아직 공항이 낯선 꼬마버스들에게 전문적인 업무는 쉽지 않고, 결국 체험의 현장에는 사고가 끊이지 않는다. 천방지축 꼬마버스들에 지친 지상조업차량들은 결국 화를 내고 마는데…

세트장 공사를 위해 촬영장에 갔다가 영화감독에게 새 영화에 출연할 레인저스로 발탁된 중장비들. 한 번도 해본 적 없는 새로운 도전에 당황하던 중, 긴급출동센터, 파이어 버드 등 도시를 지키는 영웅이라면 모르는 게 없는 타요의 도움을 받아 영화 출연을 위한 연습을 하게 된다. 하지만 영웅에만 관심이 있었지 연기는 잘 알 턱이 없는 타요의 연습 방식은 점점 산으로 가기만 하는데....

놀이터에서 가족을 잃은 아기 고양이를 발견한 타요와 롱. 차고지에서 돌보려던 것도 잠시, 고양이를 달가워하지 않는 씨투에 결국 둘은 낮에는 항구, 밤에는 차고지에서 고양이를 돌보기로 한다. 하지만 항구에서는 또 로코가 고양이를 반기지 않는 모습인데...장소를 바꿔가며 어렵게 고양이를 지키던 것도 잠시, 아침에 일어나보니 고양이가 사라졌다. 가까스로 찾은 고양이는 기차 선로 위에 올라가 위기에 빠지고 마는데…

차고지에서 꼬마버스 친구들과 가족처럼 함께 지내는 타요는 다른 친구들이 TV, 세차장, 정비소 등 시설을 먼저 사용하고 있어 불편을 겪자 혼자만의 차고지가 갖고 싶다고 생각한다. 그런데 다음 날 일어나보니, 차고지의 모두가 외출을 하고 없다. 오늘 하루는 마음대로 지낼 수 있다는 기대에 부푼 타요. 하지만 혼자 노는 것은 생각보다 재미가 없고, 설상가상 영문 모를 무서운 일만 자꾸만 생기는데....

유치원 친구들을 인솔해 함께 소풍을 떠나게 된 라니. 소풍지에 도착한 아이들은 선생님의 안내에 따라 숲과 숲의 동식물에 대해 배우고 숲을 직접 체험해보는 시간을 갖게 된다. 그런데 그러던 중 한 유치원 아이가 무리를 벗어나 사슴을 따라 사라지고 만다. 한편, 아이가 없어진 것을 알아챈 라니는 아이를 찾아 숲으로 나서는데…

으랏차는 유치원 친구들과 함께 한 미술 수업에서 자신을 그린 친구에게 다른 자동차들처럼 그림을 선물 받지 못하자 실망하게 된다. 스스로를 매력이 없다고 생각하게 된 으랏차. 우연히 길에서 고장난 소품 트럭를 만나데 된 으랏차는 그를 돕고, 이를 인연으로 그를 대신해 며칠간 가디언 엑스 촬영장에 소품 배달 일을 하게 된다. 으랏차가 가디언 엑스의 촬영장에서 일하게 되었다는 소식에 평소와 달리 으랏차를 주목하는 친구들. 으랏차 역시 갑자기 모두가 찾는 인기 자동차로 변한 자신의 모습을 즐기기 시작하는데....

타요는 친구들과 함께 핼러윈 파티에 할 분장도구를 찾기 위해 놀이동산의 창고를 향한다. 깜깜한 창고 안에서 경쟁하듯 소품을 찾는 꼬마버스들은 왠지 모를 으스스한 기운을 느끼고, 느닷없는 유령 자동차의 등장에 혼비백산한다. 하지만 어쩐지 어설픈 유령자동차. 뒤늦게 창고를 찾아온 가니의 해골귀신으로 분장한 모습을 보고 기절해버리고 만다. 정신차린 유령자동차는 자신을 무서워하지 않는 꼬마버스들을 의아해하고, 오히려 꼬마자동차들은 유령자동차가 진짜인지 의심을 하기 시작한다. 그러자 유령자동차는 자신의 힘을 보여주겠다며 꼬마버스들을 불꺼진 놀이동산으로 안내하는데...

평소 동경하던 레오와 함께 모터쇼 무대에 참가하게 된 것에 한껏 들뜬 샤인은 친구들을 모터쇼에 초대한다. 설레는 모터쇼 당일 날. 샤인은 레오 같은 메인 모델이 아니라 엑스트라로 참가하게 된 것을 알게 되고 크게 실망한다. 그럼에도 불구하고 주어진 역할에 최선을 다하고자 다짐하는 샤인. 그 의욕이 넘쳐 오히려 불필요하게 시선을 끄는 과장된 행동으로 무대 앞으로 나서면서 무대를 망칠 뻔 하게 되고 결국 스테프들에게 핀잔을 듣게 된다. 그렇게 잔뜩 주눅이 들어 마지막 무대에 오른 샤인의 눈앞에 예기치 않은 상황이 벌어지고 샤인은 갈등에 빠지게 되는데...

숨바꼭질을 하다 우연히 롱의 컨테이너에서 잠들어버린 봉봉은 롱이 일하는 처음 보는 항구의 풍경에 감탄한다. 위험하니 다음부터는 이러지 말라는 롱과 주변의 만류에도 불구하고, 친구와 함께 멋진 풍경을 보고 싶었던 봉봉은 또다시 몰래 롱을 따라나선다. 이번엔 멋진 공항 풍경에 즐거워하는 봉봉. 하지만, 롱은 봉봉을 걱정하는 마음에 다시는 따라오지 말라고 단호한 말을 하고, 풀이 죽은 봉봉의 모습에 미안해져 안전하게 아기 자동차들에게 나들이를 시켜줄 방법을 고민하는데….

꼬마자동차들의 영웅, '가디언엑스' 우연히 꼬마 버스들이 보던 '가디언엑스' 방송을 보게 된 씨투는 열혈 영웅 '가디언엑스'의 매력에 푹 빠진다. 그러나 아이들이 보는 프로그램이라는 사실 때문에 왠지 부끄러워 팬이 된 사실을 숨기는데... 한편, 이런 씨투의 행동을 오해하여 '가디언엑스'를 싫어하는 것이 분명하다고 확신한 꼬마버스들. 씨투에게는 비밀로 하고 가디언엑스 팬 사인회에 간다. 그리고, 그곳에서 뜻밖의 인물을 만나게 되는데…

꼬마버스들의 차고지에 놀러왔다가, 새로 생긴 놀이터에서 놀게 된 시골버스 쿠쿠. 괜한 자존심에 우리 동네에는 놀이터 없어도 재미있게 놀 수 있는 곳들이 많다며 꼬마버스들을 초대한다. 하지만 동네를 아무리 돌아봐도 왠지 쿠쿠의 눈에는 익숙하고 평범한 곳 뿐이다. 챔프의 도움으로 힘들게 꼬마버스들에게 선 뵐만한 곳을 완성한 쿠쿠. 하지만 그 장소마저 밤새 내린 비바람에 엉망이 되고 그 사실을 모른채 꼬마버스들을 데리고 온 쿠쿠는 눈앞에 벌어진 광경에 낙담해 버린다. 설상가상으로 실망한 채 집으로 돌아가는 쿠쿠와 꼬마버스들 앞에 크고작은 헤프닝까지 벌어지기 시작하는데...

세차장을 고장내고, 차고지를 엉망으로 어지럽히는 등 자꾸만 말썽을 피워 하나를 힘들게 하는 꼬마버스들. 우연히 하나와 태오의 대화를 엿듣게 된 가니는 태오의 휴가 동안 잠시 기차마을을 돌보기로 한 것을 영영 기차마을로 떠나버리는 것으로 오해하고 만다. 띠띠뽀의 증언으로 오해를 확신하게 되는 꼬마버스들. 자신들이 말썽을 피워 하나가 떠난다고 생각한 꼬마버스들은 하나의 마음을 되돌리기 위해 최선을 다하는데…

꼬마버스들은 한강공원에서 공놀이를 하다가 우연히 오래된 지하차도를 발견하게 된다. 타요와 로기는 비록 낡았지만 재밌는 구조의 지하차도에 흥미를 느끼게 되고 라니와의 약속을 져버리고 둘이서만 지하차도에서 즐거운 시간을 보내려 한다. 라니는 이를 못 마땅히 여기지만, 타요와 로기에 의해 말할 수 없는 비밀이 생긴 탓에 이들을 말리지 못 한다. 급기야 라니가 고대하던 남산 소풍 약속까지 타요와 로기에 의해 무산될 위기에 놓이는데…

친구들과 놀다가도 혼자 나가서 이곳저곳을 다니길 좋아하는 봉봉! 위험하니 혼자 돌아다니지 말고 다함께 있으라는 캐리의 말에도 봉봉은 길을 잘 찾을 수 있다며 마냥 자신만만해 한다. 어느 날 봉봉은 자동차 학교에 견학을 갔다가 길을 잃어버리고 마는데…