ของเล่นคาวบอยอย่างวู้ดดี้ต้องเผชิญหน้ากับความจริงเมื่อเขาถูกขโมยโดยนักสะสมของเล่นชื่อดัง อัล แมควิกกิน ที่ต้องการนำวู้ดดี้ไปขายให้พิพิธภัณฑ์ในญี่ปุ่น วู้ดดี้ได้พบกับกลุ่มของเล่นจากยุคเก่าแก่ที่ถูกทิ้งร้าง รวมถึงเจสซี่สาวคาวเกิร์ลขี้กลัวและสติงกี้พีท เจ้าม้าดำที่คอยชักจูงให้เขาลืมเจ้าของอย่างแอนดี้ ขณะเดียวกันบัซ ไลท์เยียร์และผองเพื่อนก็ออกเดินทางกู้ภัยสุดระทึกเพื่อพาวู้ดดี้กลับบ้านก่อนที่แอนดี้จะกลับจากค่าย
