Siden sist vi forlot dem, har Buzz (stemme: Tim Allen) og Woody (Tom Hanks) blitt gode venner, og Andy (John Morris) har fortsatt å gi dem like stor kjærlighet. Sammen leder paret sin lojale familie av leker — sparegrisen Hamm (John Ratzenberger), Mr. Potato Head (Don Rickles), Slinky Dog (Jim Varney), den småbeinte Rex (Wallace Shawn), Bo Peep (Annie Potts), Sarge (R. Lee Ermey) og hans Green Army, og dusinvis av andre — for enhver hindring. Inntil en brukket arm lar Woody strandet i den støvete ørkenen på Andys topphylle. Mens sine lekekamerater prøver å få ham ned, innser Woody at en gammel venn, Wheezy the Squeaky Penguin (Joe Ranft), er i ferd med å møte sin skjebne på et loppemarked. Raskt ute for å redde sin skjebnepal, blir den pliktoppfylende cowboyen oppdaget og stjålet av en grådig lekesamler (Wayne Knight) som desperat vil fullføre en uvurderlig firefigur-samling. Når han kommer til mannenes leilighet, begynner han sakte å bli glad i Jessie the Yodeling Cowgirl (Joan Cusack), Stinky Pete the Prospector (Kelsey Grammer) og Bullseye the Faithful Steed, tre cowboy-tema dukker som forteller Woody at han ble tilvirket etter en berømt marionettdokke i en gang populær TV-serie på 50-tallet; en som ga ut en begrenset serie av stadig sjeldnere dukker før den ble avviklet. Mens Woody kjemper med valget mellom udødelighet i et museum med sin nye familie og sin avtagende lojalitet til Andy, gjennomfører Buzz et dristig livreddende redningsoppdrag, leder sine lekekamerater mot samleren butikken, og støter på langt mer trøbbel enn han hadde forventet.