Da quando li abbiamo lasciati, Buzz (doppiato da Tim Allen) e Woody (Tom Hanks) sono diventati buoni amici, e Andy (John Morris) continua a dimostrare loro lo stesso affetto. Insieme, la coppia guida la loro devota famiglia di giocattoli — il salvadanaio Hamm (John Ratzenberger), Mr. Potato Head (Don Rickles), Slinky Dog (Jim Varney), Rex dal piccolo braccio (Wallace Shawn), Bo Peep (Annie Potts), Sarge (R. Lee Ermey) e il suo Green Army, e decine di altri — oltre ogni ostacolo. Finché, cioè, un braccio strappato lascia Woody detrito nel deserto polveroso della mensola di Andy. Mentre i suoi compagni giocattolo cercano di convincerlo, Woody si rende conto che un vecchio amico, Wheezy il Pinguino Strillone (Joe Ranft), sta per incontrare il suo destino a una vendita all’asta per cortile. Presto fuori a salvarlo, il cowboy diligente viene notato e rubato da un avido collezionista di giocattoli (Wayne Knight) disperato di completare una preziosa collezione di quattro figure. Quando arriva nell’appartamento dell’uomo, però, inizia lentamente a provare affetto per Jessie la Cowgirl che canta (Joan Cusack), Stinky Pete il Prospector (Kelsey Grammer) e Bullseye il Cavallo Fedeltà, tre bambole a tema cowboy che dicono a Woody di essere stato fabbricato dopo una famosa marionetta in una popolare serie TV degli anni ’50; una che produsse una tiratura limitata di bambole sempre più rare prima di essere cancellata. Mentre Woody lotta per scegliere tra l’immortalità in un museo con la sua nuova famiglia e la sua lealtà in declino verso Andy, Buzz compie un salvataggio audace, guida i suoi compagni giocattolo verso il negozio del collezionista e incontra ben più guai di quelli che si sarebbe aspettato.