Sedan vi senast lämnade dem har Buzz (röst av Tim Allen) och Woody (Tom Hanks) blivit goda vänner, och Andy (John Morris) har fortsatt att ge dem lika mycket kärlek. Tillsammans leder paret deras trogna leksaksfamilj — piggy bank Hamm (John Ratzenberger), Mr. Potato Head (Don Rickles), Slinky Dog (Jim Varney), den lilla Rex (Wallace Shawn), Bo Peep (Annie Potts), Sarge (R. Lee Ermey) och hans gröna armé, och dussintals andra — över varje hinder. Tills, det vill säga, en rivet arm lämnar Woody strandsatt i den dammiga ödemarken på Andys hylla högst upp. Medan hans leksaksbröder försöker få honom att lugna sig inser Woody att en gammal vän, Wheezy the Squeaky Penguin (Joe Ranft), är på väg att möta sitt öde på en bakluckeloppis. Skyndande ut för att rädda sin fördömda kompis blir den plikttrogna cowboystaren observerad och stulen av en girig leksaksinsam­lare (Wayne Knight) som är desperat efter att fullborda en ovärderlig fyrfaldig samling. När han kommer till mannens lägenhet börjar han långsamt att bli fäst vid Jessie the Yodeling Cowgirl (Joan Cusack), Stinky Pete the Prospector (Kelsey Grammer) och Bullseye the Faithful Steed, tre cowboy-templade dockor som säger Woody att han har blivit tillverkad efter en berömd marionettdocka i en gångvarande populär ’50-talets TV-serie; en som producerade en begränsad upplaga av allt mer sällsynta dockor innan den lades ner. När Woody kämpar med att välja mellan odödlighet i ett museum med sin nya familj och sin avtagande lojalitet till Andy, gör Buzz en djärv räddningsaktion, leder sina leksaksbröder mot samlarens butik och stöter på mycket mer trubbel än han hade förväntat sig.