Doc Hudson (con la voz de Paul Newman en su último papel en una película no documental y en su único papel en una película de animación) era el médico local de Radiator Springs. Su matrícula decía 51HHMD, que era una referencia a su año y número de pista (51), modelo (Hudson Hornet) y profesión (médico). Un corredor convertido en mecánico, el personaje tenía los ojos azules de Newman.
Las pegatinas de Doc decían «twin H power» que era un colector de admisión de doble carburador opcional instalado en el concesionario, con carburadores gemelos de 1 barril y filtros de aire. Fue una opción instalada en el concesionario en el 51 y luego una opción de fábrica en los Hornets de 1952. Doc era conocido como el Fabuloso Hudson Hornet (#51), uno de los coches de carreras más famosos que han existido. Ganó tres Copas Pistón consecutivas (1951/1952/1953) y aún ostenta el récord de victorias en una sola temporada (27, también el número de carreras de la NASCAR Grand National ganadas por los Hudson Hornet en 1952). Todo eso cambió para el famoso Hornet cuando un terrible accidente en la pista durante la última vuelta de la Fireball Beach 500 de 1954 lo dejó fuera de combate por una lesión que puso fin a su carrera. Una historia muy parecida a la de Herb Thomas, campeón de la NASCAR en 1951 y 1953. A su regreso, Doc fue recibido con una ausencia total de fanfarria y se le dijo que había sido dejado de lado por el siguiente novato en la fila. Guardó un artículo del periódico sobre el accidente que puso fin a su carrera como recordatorio de que nunca debía volver a la vida que casi le mató.
Harto de la escena de las carreras, abandonó ese mundo, aparentemente sacando tiempo para estudiar medicina. El famoso número 51 desapareció en la oscuridad, dejando a muchos preguntándose a dónde fue. En su lugar, optó por una simple pintura azul marino y la vida de un médico en la pequeña ciudad de Radiator Springs, la «piedra preciosa brillante» de la Mother Road – la Ruta 66 de Estados Unidos. Dirigía la Doc’s Clinic como «médico de la combustión interna». Cuando los tiempos cambiaron y el pueblo fue rodeado por la Interestatal 40, Doc se quedó, incluso cuando la población se redujo a una escasa docena de residentes. Era respetado y querido, y no sólo era el médico del pueblo, sino también su juez. Nadie en el pueblo tenía idea de su pasado como corredor, conociéndolo simplemente como un Hudson Hornet común y corriente, y usaba sus trofeos de la Copa Pistón para guardar sus herramientas en lugar de ponerlos en exhibición.
Al conocer al novato Rayo McQueen después de ser arrestado por destruir la calle principal del pueblo por accidente, Doc vio demasiado del pasado que dejó atrás. Su único y simbólico intento de explicar a Rayo un derrape controlado en una curva brusca en las carreras de tierra se encontró con la incomprensión y el escepticismo, dejando a Doc desilusionado y amargado con el joven bólido que parecía preocuparse sólo por sí mismo.
«Esto no es asfalto, hijo. Esto es tierra. No tienes frenos en las tres ruedas, así que tienes que lanzarlo con fuerza, soltarlo y luego sólo conducirlo con el acelerador. Si le das demasiado, saldrás de la tierra y entrarás en los tulipanes. Lo diré de forma sencilla. Si vas lo suficientemente fuerte a la izquierda, te encontrarás girando a la derecha».
– Doc Hudson explicando el drifting a un escéptico McQueen
No estaba muy contento cuando un asombrado McQueen descubrió su pasado y le preguntó: «¿Cómo pudo un coche como tú abandonar en la cima de su carrera?» Doc admitió que no abandonó, sino que se vio obligado a retirarse tras su accidente por el auge de los jóvenes corredores de moda. «Quedaba mucho en mí», dijo Doc con tristeza, «nunca tuve la oportunidad de demostrarlo». Después de que McQueen terminara de arreglar la carretera de Radiator Springs que dañó al llegar a la ciudad como parte de la sentencia judicial de Doc, éste decidió quedarse en la ciudad durante un tiempo, pero Doc no pudo soportar tenerlo más tiempo cerca, temiendo que expusiera su secreto a los demás (al principio trató de decírselo, pero no le creyeron), y llamó a las noticias y a la prensa, lo que hizo que McQueen partiera inmediatamente hacia la carrera del campeonato de la Copa Pistón en California. Pero, al ver lo descorazonados que estaban todos (especialmente Sally) por la imprevista marcha, Doc se dio cuenta de que Lightning era más importante para ellos de lo que pensaba, ya que les ayudó a devolver al pueblo su antigua gloria, al igual que ellos le habían ayudado a cambiar su egoísmo y empezó a arrepentirse de haber hecho marchar a McQueen. El pueblo ya conocía su época de piloto y retomó los colores del #51 para convertirse en el jefe de equipo de McQueen. Casi todo el pueblo viajó a California como equipo de boxes y sección de animación de McQueen. En la carrera, los comentaristas reconocieron su presencia en las cámaras y Doc recibió por fin un reconocimiento largamente esperado por su regreso. Durante la última vuelta de la carrera, McQueen utiliza un viejo truco que aprendió de Doc, lo que inmediatamente pone una sonrisa en la cara de Doc y demuestra que realmente aprendió algo de él, para ponerse en cabeza. Cuando McQueen opta por ayudar a un Strip Weathers lesionado (al que no quería que sufriera la misma desgracia que Doc) a terminar su última carrera en lugar de ganar la Copa Pistón, expresa lo orgulloso que está de Lightning por hacer lo correcto en lugar de lo que es importante para él.
Sólo es una copa vacía.
– Doc Hudson, pensando que los amigos son más importantes que los trofeos y la fama.
Al final de la película, Doc mantuvo sus colores de piloto, convirtiéndose en entrenador y mentor, así como en amigo del joven McQueen. Al igual que McQueen, Doc aprendió algunas lecciones: la amistad, las promesas, cómo la codicia afecta a los demás y que los secretos no pueden ocultarse para siempre. Cuando posteriormente se abrió un museo de carreras en Radiator Springs (con muchos de los equipos de carreras y copas de pistón de Doc expuestos), se dedicó un ala entera a su carrera en las carreras. Al igual que Junior #8 reconoció a «El Rey» que «has sido una inspiración para mí», El Rey indicó que «el Hudson Hornet fue mi inspiración». Juntos, McQueen y Doc ganaron cuatro copas de pistón consecutivas.
En el videojuego que tiene lugar después de la primera película de Cars, enseñó a McQueen lecciones de powerslide y se convirtió en el jefe de equipo de McQueen durante la temporada de la Copa Pistón en el modo historia del juego. También era un personaje jugable que podía comprarse por 5.000 puntos. Aunque durante el modo historia del juego, llevaba su pintura azul original y sus ruedas blancas cuando competía con McQueen o lo entrenaba, pero también se podían comprar sus colores originales de carrera junto con sus ruedas rojas.
En Cars 2, Doc murió antes de los acontecimientos de la película y la Copa Pistón fue rebautizada en su honor, y su clínica se convirtió en un museo que exhibía trofeos y recuerdos de su carrera.
John Lasseter anunció que Cars 3 incluiría un homenaje a Doc. El accidente de McQueen en el teaser era una referencia al accidente de Doc y a menudo recordaba consejos que Doc le daba en flashbacks. Rayo acudió al antiguo entrenador de Doc, Smokey, en Thomasville (Georgia), en busca de ayuda y vio películas de las antiguas carreras de Doc para inspirarse. Smokey también explicó que entrenar a Lightning, y no las carreras, era la parte más agradable de la vida de Doc. Al final, Rayo adoptó los antiguos colores de las carreras de Doc y se pintó «El fabuloso Rayo McQueen» en honor a Doc, «El fabuloso Hudson Hornet». En el parachoques de Rayo también se leía: «Para Doc Hudson». Cruz Ramírez, una entrenadora que posteriormente inició su propia carrera en las carreras, llevó el antiguo número 51 de Doc como segundo homenaje.