Publikummet har ventet i ti lange år på at se de opkvikkende legetøj og trofaste venner Sheriff Woody (stemt af Tom Hanks) og Buzz Lightyear (Tim Allen) genforenes på storskærmen. Men ti år er også gået for Buzz og Woody. Efterladt i et støvet skab fører det pligtopfyldende par en lille rest af eksisterende legetøj — gamle venner, som deres nu syttenårige ejer, Andy (John Morris), har holdt fast ved af nostalgiske årsager — og drømmer om at finde måder at få endnu et øjebliks opmærksomhed fra Andy. Hvilke legetøj består efter årevis af loftsudsalg og skraldesække? Den kamplystne cowgirl Jessie (Joan Cusack), sparegrisen Hamm (John Ratzenberger), frygtsom dino Rex (Wallace Shawn), Mr. og Mrs. Potato Head (Don Rickles og Estelle Harris), den evigt trofaste Slinky Dog (Blake Clark), frygtløse Green Army Men-soldat Sarge (R. Lee Ermey) og Barbie (Jodi Benson), en munter, lidt dum toy, som søgte tilflugt hos Buzz og Woody efter Molly (Beatrice Miller), Andys søster, begyndte at ignorere hende. Men når der tales legetøj, er der altid problemer i nærheden. Imens Andy er ved at forberede sig på at flytte på college, fejltolker hans mor (Laurie Metcalf) en pose fyldt med legetøj som affald og sætter dem på fortovet. Woody, som har set miskommunikationen udspille sig, prøver desperat at forklare situationen for Buzz, Jessie og de andre fortvivlede legetøj, men som ofte tilfældet nægter de at lytte. De hopper ned i en donationskasse, der sendes til Sunnyside Daycare Center, og ankommer til et sted fuld af løfter og potentiale: en farverig verden, hvor de vil blive leget med hver dag så længe deres kuglehuller og syninger holder. Woody er overbevist om, at de alle tilhører Andy, selvom det betyder at sidde i en kasse på et loft, og han begiver sig hjem.