Doc Hudson (interprété par Paul Newman dans son dernier rôle de film non documentaire et dans son seul rôle de film d’animation) était le médecin local de Radiator Springs. Sa plaque d’immatriculation indiquait 51HHMD, en référence à son année et à son numéro de circuit (51), à son modèle (Hudson Hornet) et à sa profession (médecin). Un coureur devenu mécanicien, le personnage avait les yeux bleus de Newman.
Les autocollants de Doc indiquaient « twin H power » qui était un collecteur d’admission à double carburateur installé par le concessionnaire en option, avec deux carburateurs 1 baril et des filtres à air. C’était une option installée par le concessionnaire en 1951, puis une option d’usine sur les Hornets de 1952. Doc était autrefois connu sous le nom de la Fabuleuse Hudson Hornet (#51), l’une des voitures de course les plus célèbres qui aient jamais existé. Il a remporté trois Piston Cups consécutives (1951/1952/1953) et détient toujours le record du nombre de victoires en une seule saison (27, ce qui correspond également au nombre de courses NASCAR Grand National remportées par des Hudson Hornet en 1952). Tout a changé pour le célèbre Hornet lorsqu’un terrible accident sur la piste dans le dernier tour de la Fireball Beach 500 de 1954 l’a contraint à quitter le circuit pour la saison, mettant fin à sa carrière. Une histoire qui ressemble beaucoup à celle d’Herb Thomas, champion de NASCAR en 1951 et 1953. À son retour, Doc a été reçu sans aucune fanfare et on lui a dit qu’il avait été écarté au profit de la prochaine recrue. Il a gardé un article de journal sur l’accident qui a mis fin à sa carrière comme un rappel de ne jamais retourner à la vie qui a failli le tuer.
Jusé par la scène de la course, il a quitté ce monde, prenant apparemment du temps pour étudier la médecine. Le célèbre numéro 51 a disparu dans l’obscurité, laissant beaucoup de gens se demander où il est allé. Il a opté pour une simple peinture bleu marine et une vie de médecin dans la petite ville de Radiator Springs, la « pierre précieuse brillante » de la Mother Road – la Route 66 américaine. Il dirigeait la Doc’s Clinic en tant que « docteur en combustion interne ». Lorsque les temps ont changé et que la ville a été contournée par l’Interstate 40, Doc est resté, même lorsque la population s’est réduite à une maigre douzaine de résidents. Il était respecté, aimé et servait non seulement de médecin de la ville, mais aussi de juge. Personne dans la ville n’avait la moindre idée de son passé de coureur, le connaissant simplement comme un Hornet Hudson ordinaire et il utilisait ses trophées de la Piston Cup pour tenir ses outils au lieu de les mettre en exposition.
Lors de sa rencontre avec la recrue hotshot Lightning McQueen après qu’il ait été arrêté pour avoir détruit la rue principale de la ville par accident, Doc a vu beaucoup trop du passé qu’il a laissé derrière lui. Sa seule tentative symbolique d’expliquer à Lightning un dérapage contrôlé sur un virage abrupt dans une course de dirt-track a été accueillie avec incompréhension et scepticisme, laissant Doc désabusé et amer à l’égard du jeune hot rod qui semblait ne se soucier que de lui-même.
« Ce n’est pas de l’asphalte, fils. C’est de la terre. Tu n’as pas de freins à trois roues, alors tu dois tanguer fort, te détacher et ensuite juste conduire avec l’accélérateur. Si tu y vas trop fort, tu vas passer de la terre aux tulipes. Je vais faire simple. Si vous allez assez fort à gauche, vous vous retrouverez à tourner à droite. »
– Doc Hudson expliquant le drifting à un McQueen sceptique
Il était moins qu’heureux quand un McQueen émerveillé a découvert son passé et a demandé, « Comment une voiture comme vous a pu abandonner au sommet de votre jeu ? ». Doc a admis qu’il n’avait pas démissionné, mais qu’il avait été contraint à la retraite après son accident par la montée en puissance de jeunes coureurs sexy. « Il y avait beaucoup de choses en moi », a dit Doc tristement, « Je n’ai jamais eu la chance de le montrer ». Après que McQueen a fini de réparer la route de Radiator Springs qu’il a endommagée en arrivant en ville dans le cadre de la décision de justice de Doc, McQueen décide de rester en ville un moment, mais Doc ne supporte plus de l’avoir dans les parages, craignant qu’il ne dévoile son secret aux autres (il a bien essayé de le leur dire au début, mais ils ne l’ont pas cru), et appelle les informations et la presse, incitant McQueen à partir immédiatement pour la course de championnat de la Piston Cup en Californie. Mais, en voyant à quel point tout le monde (surtout Sally) était découragé par ce départ imprévu, Doc a réalisé que Lightning était devenu plus important pour eux qu’il ne le pensait, puisqu’il les a aidés à redonner à la ville sa gloire d’antan, tout comme ils l’avaient aidé à changer ses habitudes égoïstes, et a commencé à regretter le départ de McQueen. Ses jours de course sont maintenant connus de la ville et il reprend ses couleurs de course #51 pour devenir le chef d’équipe des stands de McQueen. Presque toute la ville s’est rendue en Californie pour faire partie de l’équipe des stands et encourager McQueen. Lors de la course, les commentateurs ont reconnu sa présence sur les caméras et Doc a enfin reçu une reconnaissance longtemps attendue pour son retour. Lors du dernier tour de la course, McQueen utilise un vieux truc qu’il a appris de Doc, ce qui fait immédiatement sourire Doc et montre qu’il a vraiment appris quelque chose de lui, pour prendre la tête. Lorsque McQueen choisit d’aider un Strip Weathers blessé (qu’il ne voulait pas voir subir le même malheur que Doc) à terminer sa dernière course au lieu de remporter la Piston Cup, il exprime combien il est fier de Lightning pour avoir fait ce qui est juste plutôt que ce qui est important pour lui.
C’est juste une tasse vide.
– Doc Hudson, pensant que les amis sont plus importants que les trophées et la gloire.
À la fin du film, Doc a gardé ses couleurs de course, devenant un entraîneur et un mentor ainsi qu’un ami pour le jeune McQueen. Tout comme McQueen, Doc a appris quelques leçons : l’amitié, les promesses, comment la cupidité affecte les autres, et que les secrets ne peuvent pas être cachés pour toujours. Lorsqu’un musée de la course automobile a été ouvert à Radiator Springs (où sont exposés de nombreux équipements de course et pistons de Doc), une aile entière a été consacrée à sa carrière de pilote. Tout comme Junior #8 a reconnu au « King » que « vous avez été une inspiration pour moi », le King a indiqué que « le Hudson Hornet a été mon inspiration ». Ensemble, McQueen et Doc ont remporté quatre coupes de piston consécutives.
Dans le jeu vidéo se déroulant après le premier film Cars, il a enseigné à McQueen des leçons de powerslide et est devenu le chef d’équipe de McQueen pendant la saison de la Piston Cup dans le mode histoire du jeu. Il était également un personnage jouable qui pouvait être acheté pour 5 000 points. Bien que pendant le mode histoire du jeu, il portait sa peinture bleue d’origine et ses roues blanches lorsqu’il faisait la course avec McQueen ou qu’il l’entraînait, mais ses couleurs de course d’origine ainsi que ses roues rouges pouvaient également être achetées.
Dans Cars 2, Doc est décédé avant les événements du film et la Piston Cup a été renommée en son honneur, sa clinique ayant été transformée en un musée qui exposait les trophées et les souvenirs de sa carrière.
John Lasseter a annoncé que Cars 3 comprendrait un hommage à Doc. Le crash de McQueen dans le teaser était une référence à l’accident de Doc et il se rappelait souvent des conseils que Doc lui avait donnés dans des flashbacks. Lightning se rend chez l’ancien entraîneur de Doc, Smokey, à Thomasville, en Géorgie, pour demander de l’aide et regarde les films des anciennes courses de Doc pour s’en inspirer. Smokey a également expliqué que l’entraînement de Lightning, et non les courses, était la partie la plus agréable de la vie de Doc. À la fin, Lightning adopte les anciennes couleurs de course de Doc et se peint « The Fabulous Lightning McQueen » en l’honneur de Doc, « The Fabulous Hudson Hornet ». Sur le pare-chocs de Lightning, on peut aussi lire « Pour Doc Hudson ». Cruz Ramirez, une entraîneuse qui a ensuite entamé sa propre carrière de coureuse, a revêtu l’ancien numéro 51 de Doc en guise de second hommage.