우디는 6살짜리 남자 아이 앤디가 가장 아끼는 카우보이 인형인데, 어느날 접었다 폈다 하는 날개와 레이저 디지털 음성을 가진 최신 액션 인형 버즈가 나타나자 그 위치가 흔들리기 시작한다. 사실 모든 장난감들의 최고의 공포는 새로운 장난감들에 의해 밀려나는 것이다. 애타는 우디의 심정에도 불구하고 버즈는 앤디의 최고 인형으로 자리를 잡고, 장난감 세계에서도 그 인기가 급상승한다. 우디는 버즈를 없앨 계획을 세우나, 우여곡적 끝에 둘은 바깥세상에서 서로의 힘을 합치지 않으면 살아남을 수 없는 상황에 이른다. 한편 라이벌에서 동료사이로 변한 그들은 인형과 장난감을 못살게 하는 악명높은 무서운 아이 시드의 손아귀에 들어가게 되는데...