Woody är en marionettcowboy som ägs av unge Andy. När Andy är ute ur rummet skryter Woody med att han är Andys favoritleksak. Men en dag så dyker hans störste konkurrent upp: Rymdjägaren Buzz Lightyear. Han tar snabbt platsen som Andys favorit och Woody blir grön av avundsjuka. Men då han försöker få Buzz ur vägen så hamnar dem båda hos pojken Sid som älskar att tortera leksaker. Nu måste båda två lägga ner sitt gräl och tjafs om dem ska komma därifrån levande från Sids hemska planer.

Woody blir denna gång kidnappad av en girig leksakssamlare som ser honom som en sällsynt leksak. Woody träffar senare på cowboytjejen Jessie, hästen Bullseye och guldgrävarn Stinkey-Pete. De är också sällsynta leksaker och ska skickas till ett museum- vilket inkluderar Woody också. Samtidigt så beger sig Buzz och dem andra från leksaksgänget på ett farligt räddningsuppdrag för att rädda sin kompis. Men frågan är om alla kan komma hem helskinnade?