横浜の町へやってきたメカドックは、松桐坊主のセリカと暴走族「須賀六狼」のサバンナRX-3とのカーチェイスに巻き込まれてしまい、住居兼店舗としている改造バスのタイヤをパンクするはめに。須賀六狼を許せない潤は、スバル360でサバンナを追う。
聖ソフィア女学館の自動車部“カーギャルズクラブ”に出張した潤は、成り行きで“女暴小町”と名乗る少女の駆るヨタハチとバトルをするはめに。この小暴小町、近頃横浜でかなり話題となっている謎の走り屋で、巡視員の優までも検挙に失敗してしまうほどのやり手らしい。
土曜の夜だけに現れる謎の暴走族・ブラックシティ。その車の正体は、純正ターボを搭載している“シティターボⅡブルドック”だ。今度ブラックシティを捕まえないと高速警察隊の小野は責任を取って更迭されてしまい、同時に小町も横浜を出て行かなくてはならなくなってしまう。
最近、セリカ1600GTVに乗って横浜の解体屋を荒らし回っている不届き者がいるという話をおイカ婆さんから聞いた潤たちは、一致団結して犯人を捕まえようとする。ところが何度か挟みうちにして捕まえようとするも、対向車線からやってきた者は口を揃えてスカGしか見ていないという。
チューンナップカーを次々と襲う正体不明の改造シャンテ。ついにメカドックチューンの車もその犠牲になってしまった。ミスター・ジョーカーと名乗るシャンテのドライバーは、決まってチューンナップした店のステッカーを剥がしていくという。
峠で那智から聞いたキャノンボールレースに出るために、潤はおイカ婆さんの解体屋から出場車のベースとなるセリカXXを入手し、野呂と共にチューニングを開始する。その準備の最中、キャノンボール出場用のRX-7の試乗を見た潤はそのチューンの秘密を知りたがるも、その態度を那智に厳しく諫められてしまう。
ついに完成したメカドックチューンのセリカXX。潤と一緒に出場することになっている松&桐のセリカと、小町&坊主のヨタハチも準備万全だ。九十九里浜から江ノ島までを競う公道レース「キャノンボール」にチューニングの神様と呼ばれる渡辺も出場することを知った潤は、競争心を一層燃やすことに。
パルサーの追撃をかわした後、ハイギャードの東条誠が駆るツインエンジン仕様のピアッツァと接戦を繰り広げる潤のXX。だが、ブレーキが強化されていなかったピアッツァは、ハイパワーを減速時に受け止めきれずクラッシュしてしまう。
キャノンボールも中盤戦。チームGT-Rをかわした潤の背後から渡辺のスーパーZが追い上げてきた。2台の熾烈なデッドヒート! 高速道路でZを引き離すも、ストリート仕様の加速重視のチューニングを施されたZに抜かされてしまう。
キャノンボールもついに最終決戦に。渡辺、那智に対してライバル心を燃やす潤。XXが得意とする高速走行に適した第3東名ルートを取った潤に対して、RX-7とスーパーZは羽田線ルートを取ることに。ところが、渡辺と那智はそこで暴走集団「百鬼連合」に進路妨害をされてしまう。
横浜の若者たちの間では、午前0時にオンエアされる海賊放送の話題で持ちきりだった。放送内でいつも告知する番組の発信場所には謎の女性DJ・アンジーに憧れる若者たちが集まるが、未だその姿を見た者は誰もいなかった。だが、そのアンジーが小型放送局を積んだトラックでメカドックに現れた。
普段はメカドックの経営や伝票整理に明け暮れており、メカは全くノータッチの一路。そんな彼に聖ソフィア女学館主催の自動車レースに出場する車をチューニングして欲しいと依頼する少女・洋子が現れた。最初はメカいじりに慣れていない自分がバカにされているのかと思ったが、後に洋子の頼みが純粋な気持ちによるものだったことを一路は理解する。
世界中を巡業している香港アクロバット団が潤たちの住む街にやってきた。この団の花形スター・リリィは団長に結婚を迫られたのと、流浪の生活に飽きたことで団を抜け出してしまう。実はこのアクロバット団、裏の顔は拳銃などを扱う密輸団だった。
雪山へとやってきた潤と仲間たち。だが松桐坊主と小町は金持ちが集う夢ヶ森コミュニティに間違えて到着してしまい、そこの備品であるスノーモービル3台を勝手に乗り回し壊してしまう。館の主である夏木麻美はそれらを弁償する代わりに自分たちと雪山レースをしないかと話を持ちかける。
キャノンボール終了直後、那智が行方不明になっていたことを新聞で初めて知った潤は、彼のことが心配でチャンプを訪れた。そこで那智の妹・知世からチャンプの経営が危機的状態であることと、渡辺がチューンニングショップを開業することを知らされ衝撃を受ける。
映画のカースタントを失敗したスタントマン・健。その相棒の大山がメカドックにスタントカーのチューンを依頼してきた。最初はその依頼を拒否するも、大山と健の熱心な姿勢に心を打たれた潤は彼らの気持ちを酌んで力を貸すことに。ところがあと一歩のところで資金繰りが上手くいかず、このスタントシーンの撮影のみを残して映画の制作がストップしてしまう。
甲府への出張の帰り道、潤たちは橋の上で立ち往生しているバスを発見する。そのバスを運転していたのは、なんとあの須賀六狼だった! 彼は大島の学校へ転任することになった自分の恩師・みな子先生を現在の教え子たちと共に見送るため、レンタルバスで横浜へ向かっている途中だった。タイムリミットはあと4時間。
潤に日本初の本格的ゼロヨン大会“全日本ゼロヨンGP”への招待状が届けられた。ゼロヨンとは、0-400m間を全力疾走してその速さを競うレースのこと。参加者には渡辺や那智などの名チューナーたちが招待されるほか、チーム毎に支度金が用意されることもあってメカドックも出場することに。
テスト走行時に出場マシンを盗まれたメカドックは、為す術もなく、ただ意気消沈するのみだった。だが、そこへ那智からCR-Xの新車が贈られてきた。対戦相手からチューニングベース車両をもらい受けることに一時は抵抗を感じた潤だったが、那智の心意気を素直に受け止め、初代CR-X以上のマシンを作り上げようと新たな闘志を燃やすのだった。
潤の駆る新生CR-Xミッドは初代メカドックCR-Xに打ち勝ち、見事決勝トーナメントへの進出を決めた。決勝第一回戦の相手は渡辺の師匠・露崎が率いる紫電改のハイパーソアラ。強敵を前にプレッシャーがかかるも、ターボラグをメカニカル面で克服した点がアドバンテージとなり、CR-Xは見事勝利を収める。
実質日本初のゼロヨン10秒台を叩きだした那智を相手に、決勝トーナメント第2戦を戦わなくてはならなくなった潤。そこで短時間でCR-Xの秘めたるポテンシャルを引き出すため、潤はデフのローギア化&後輪インチアップを行うことで加速力&高速の伸びを強化することに成功。
那智のRX-7に打ち勝った潤の次の対戦相手は、チューニングの神様・渡辺だった。彼はこの勝負が雨天時になることを見越して前レースでレインタイヤの練習走行を行っており、潤に対して今までに見せたことのない本気で勝負を挑む姿勢をみせていた。
潤たちが見かけた懐かしいオート3輪。その持ち主は昔ながらの運送屋を営む坊主の爺さんだった。「坊主が仕事を全然覚えようとしないのは、遊び好きで能無しのお前等のせいだ」とこの爺さんからボロボロに言われた松と桐は憤慨。そこで爺さんを見返してやろうと、松桐は坊主を社長に据え、女子大生による配達員で構成された宅急便「おかわりポーターズ」を創業。
父の愛車トヨタ2000GTで地元相模原のレースに出場しようとする少女ひとみは、偶然出会ったメカドックの中村と名乗る男に車のチューニングを依頼。だが、その男の正体は、相模原を荒し回っている村木という名の自動車泥棒だった。村木はメカドックに事情を話し、レース後に自首するという条件で潤にチューンを引き受けてもらうことに。
全日本ゼロヨンGPの主催者であり、同大会でニューセラミックエンジンを搭載した夢のマシンを公開した夢幻の代表・兵藤千里が、“夢幻計画”というプロジェクトを発表した。この計画には各チューニングショップのエースメカニックが次々と引き抜かれており、その誘いは潤の身の上にも及んでいた。
潤が夢幻に行ってしまったことで元気を無くしてしまったメカドックとその仲間たち。その悲しさを紛らわせるために、中村たちは那智が行う新しいチューンドRX-7の公開走行テストを見に出かけた。だがそこに何の前触れもなく兵藤が現れ、コンピュータによる走行を可能とする夢幻のニューマシン・セクター1ペガサスを那智のRX-7の対抗馬としてぶつけてきた。
夢幻の主催により、富士、鈴鹿、築波の3つのサーキットを結ぶ公道レース「東日本サーキットGP」が開催されることになった。コンピュータ第一主義の夢幻の考えが合わずにメカドックに戻ってきた潤もニューマシン「グレーサーZ」で出場を決意。那智もメカドックのチームメイトとして参加することになった。
ついに「東日本サーキットGP」がスタート。弱冠18歳の天才チューナー・五十嵐充が駆る夢幻ボブキャットのコンピュータ走行とは対照的に、潤と那智はチューナー特有の天性のカンによるドライブを繰り広げる。富士スピートウェイから鈴鹿サーキットまで完全封鎖された東名高速道路は巨大な高速サーキットと化していた。
プロトレーシングによる荒い走行によって吹き飛ばされそうになった潤は、兵藤の身を挺した助けによりリタイアを免れる。マシンが大破した兵藤のもとへ走った潤と五十嵐は、彼女から渡辺の目が白内障に冒されており、失明するのも時間の問題であることを知らされる。
渡辺の失明へのタイムリミットは刻一刻と迫っていた。那智も潤から渡辺の失明のことを聞き、潤もまた彼から渡辺の視力がレース中にも失われつつあることを聞く。最終ポイントの富士スピードウェイでついに彼の視力は尽きてしまうが、隅々まで知り尽くしているこのコースを前に渡辺は心の目をもって若獅子たちに最後の戦いを挑んでいく。