Publik har väntat i tio långa år på att se lekfulla leksaker och trofasta vänner Sheriff Woody (röstas av Tom Hanks) och Buzz Lightyear (Tim Allen) förenas på bioduken. Men även Buzz och Woody har väntat i tio år. Övergivna i ett dammigt skåp leder det plikttrogna paret en liten rest av överlevande leksaker – gamla vänner som deras nu sjuttonårige ägare, Andy (John Morris), hållit kvar av sentimentalitet – och drömmer upp elaborata sätt att få även en sekund av Andrews uppmärksamhet. Vilka leksaker finns kvar efter år av loppisar och soppåsar? Livliga cowgirl Jessie (Joan Cusack), spargris Hamm (John Ratzenberger), skyggeful dino Rex (Wallace Shawn), Mr. and Mrs. Potato Head (Don Rickles och Estelle Harris), den alltid lojala Slinky Dog (Blake Clark), orädda Green Army Men-soldaten Sarge (R. Lee Ermey) och Barbie (Jodi Benson), en pigg, dum d fatta leksak som sökte skydd hos Buzz och Woody efter att Molly (Beatrice Miller), Andys syster, började ignorera henne. Men när det finns pratande leksaker är problem alltid i närheten. När Andy förbereder sig för att börja college misstar hans mor (Laurie Metcalf) en påse full med leksaker för skräp och ställer dem vid trottoaren. Woody, som har sett misskommunikationen uppstå, försöker desperat förklara situationen för Buzz, Jessie och de andra förvirrade leksakerna, men som oftast så vägrar de att lyssna. Hoppar ner i en gåvobox på väg till Sunnyside Daycare Center når de en plats av löften och möjligheter: en färgglad värld där de kommer att bli lekt varje dag så länge deras kulfogar och sömmar håller. Woody är övertygad om att de alla hör hemma hos Andy, även om det innebär att sitta i en låda på vinden, och beger sig hemåt.