Действие мультфильма переносится на девять лет назад. Незнакомец покупает игрушку Бо Пип, Вуди пытается спасти её. Однако пастушка говорит шерифу, что другой хозяин пойдёт ей на пользу. Вуди и Бо прощаются.
Проходит два года после того, как Энди отдал свои игрушки девочке по имени Бонни. Родители отправляют девочку в школу, где она мастерит из столового прибора новую игрушку и называет её Вилкинсом. Вилкинс не желает быть игрушкой и считает себя мусором, хотя Бонни очень сильно любит с ним играть. Родители Бонни отправляются на семейный отдых, в ходе поездки Вилкинс сбегает через окно фургона и Вуди мчится спасать его. Вместе они направляются к парку аттракционов, куда и едут развлекаться родители Бонни. Прибыв в парк, парочка заходит в антикварный магазин. Там их встречает кукла Габби Габби. Она замечает, что в Вуди встроен звуковой модуль, и хочет его заполучить. Вуди сбегает из магазина, а Вилкинса берут в плен. Позже шериф наконец-то встречает Бо Пип и предлагает помочь спасти Вилкинса.
Тем временем Базз Лайтер мчится искать своего друга-шерифа и встречает Утю и Заю, а затем воссоединяется с Вуди и Бо Пип. Команда вербует каскадёра Дюка Бубумса и отправляется за Вилкинсом. План проваливается, но Вуди не намерен сдаваться. Шериф соглашается отдать Габби Габби свой голосовой модуль в обмен на Вилкинса. Игрушки мигом мчатся к фургону родителей Бонни. Габби видит девочку, которая потерялась в парке, и решается пойти к ней. Бо прощается с Вуди, но последний решил остаться с ней. Все друзья Вуди, включая Базза, прощаются с шерифом и уезжают.
В сценах во время титров Вуди, Бо, Дюк, Утя и Зая помогают детям выиграть игрушки. Тем временем Бонни мастерит новую игрушку из пластикового ножа и приносит её к себе домой. Игрушки Бонни принимают нового друга, а Вилкинс влюбляется в неё.