Yleisö on odottanut kymmenen pitkää vuotta nähdäkseen eläväisiä leluja ja uskollisia ystäviä Sheriff Woody (ääninäyttelijä Tom Hanks) ja Buzz Lightyear (Tim Allen) jälleennäkemistä suurkuljetuksella. Mutta kymmenen vuotta on kulunut myös Buzzille ja Woodylle. pölyttyneessä kaapissa hylätty, velvollisuudentuntoinen kaksikko johtaa pientä jäännöstä selvinneistä leluista — vanhat kaverit, joita nyt noin seitsemäntoistavuotias omistaja Andy (John Morris) on pitänyt kiinni sentimentaalisista syistä — ja uneksii monimutkaisista tavoista saada edes sekunnin verran Andyn huomiosta. Mitkä lelut pysyvät vuosien leikkimyyjäisistä ja roskasäkeistä jälkeen? Röyhkeä cowboy-tyttö Jessie (Joan Cusack), possunrahastus Hamm (John Ratzenberger), arka dinosaurus Rex (Wallace Shawn), herra ja rouva Potato Head (Don Rickles ja Estelle Harris), alati lojaali Slinky Dog (Blake Clark), peloton Green Army Men sotilas Sarge (R. Lee Ermey) ja Barbie (Jodi Benson), pirteä, hieman tyhmä lelu, joka haki turvaa Buzzin ja Woodyn luota sen jälkeen, kun Molly (Beatrice Miller), Andyn sisko, alkoi olla huomaamatta häntä. Mutta kun leluja alkaa puhua, ongelma ei koskaan pysy kaukana. Kun Andy valmistautuu lähtemään yliopistoon, hänen äitinsä (Laurie Metcalf) luulee lelujen pussukkaa roskaksi ja laittaa ne kadulle. Woody, nähden väärinkäsityksen tapahtuvan, pyrkii epätoivoisesti selittämään tilanteen Buzzille, Jessielle ja muille huolestuneille leluille, mutta kuten usein käy, he kieltäytyvät kuuntelemasta. He suuntaavat lahjoituslaatikkoon, joka on menossa Sunnyside Daycare Centeriin, ja saapuvat paikkaan, jossa on lupaus ja potentiaalia: värikäs maailma, jossa heitä pidetään leikkimättä joka päivä niin kauan kuin pallopäät ja ompeleet kestävät. Woody on vakuuttunut, että he kaikki kuuluvat Andylle, vaikka se tarkoittaisi istumista laatikossa ullakolla, ja suuntaa kohti kotia.