Siden vi sidst forlod dem, er Buzz (stemt af Tim Allen) og Woody (Tom Hanks) blevet gode venner, og Andy (John Morris) har fortsat at give dem lige megen kærlighed. Sammen leder parret deres hengivne familie af legetøj — sparegrisen Hamm (John Ratzenberger), Mr. Potato Head (Don Rickles), Slinky Dog (Jim Varney), den småbenede Rex (Wallace Shawn), Bo Peep (Annie Potts), Sarge (R. Lee Ermey) og hans Grønne Hær, og dusinvis af andre — over enhver forhindring. Indtil, at en flænget arm efterlader Woody strandet i Andy’s støvede ødemark på øverstreolen. Mens hans medlegetøj prøver at tale ham ned, indser Woody, at en gammel ven, Wheezy the Squeaky Penguin (Joe Ranft), er ved at møde sin skæbne ved et loftsalg. Hastende udenfor for at redde sin dødsdømte ven, bliver den pligtfulde cowboy opdaget og stjålet af en grådig legetøjscollectionstager (Wayne Knight), desperat efter at fuldføre en uvurderlig fire-figurer-collection. Når han ankommer til mandens lejlighed, begynder han langsomt at føle sig tiltrukket af Jessie the Yodeling Cowgirl (Joan Cusack), Stinky Pete the Prospector (Kelsey Grammer) og Bullseye the Faithful Steed, tre cowboy-tema dukker som siger til Woody, at han blev udformet efter en berømt marionet på en splittet populær '50-genre TV-serie; en der producerede en begrænset serie af stadigt sjældnere dukker, før den blev aflyst. Som Woody kæmper med at vælge mellem udødelighed i et museum med sin nye familie og sin svindende loyalitet over for Andy, gennemfører Buzz en dristig redning, fører sine medlegetøj mod samlerens butik og støder på langt mere besvær, end han havde forhandlet sig frem til.