Woody (Tom Hanks) har alltid vært trygg på sin plass i verden og sin oppgave – å ta vare på sitt barn, enten det er Andy eller Bonnie. Så når Bonnies nye hjemmelagde leke, Gaffen, erklærer seg selv som søppel og ingen leke, tar Woody på seg å vise Gaffen (Tony Hale) hvorfor han burde omfavne det å være en leke.

Men når Bonnie tar med seg hele gjengen på familiens campingutflukt, ender Woody opp på en omvei som inkluderer gjensyn med hans gamle venninne Bo Peep (Annie Potts). Bak hennes skjøre porselens ytre skjuler det seg en eventyrlysten jente som er vant med å klare seg selv. Mens Woody og Bo innser at de nå lever veldig ulike liv som leker, skjønner de snart at det er større utfordringer som venter.