앤디가 카우보이 캠프에 간 동안 앤디의 어머니는 벼룩 시장을 열고 앤디의 장난감 중 위지가 팔려가게 될 운명이 되자 어깨 부상을 입은 우디는 위지를 구하러 간다. 그러나 우디(톰 행크스)는 토이 수집가 알에게 유괴당한다. 우디는 원래 제시(조앤 큐잭)와 스팅키와 한 세트로 셋이 모이면 일본의 토이 박물관에 갈 수 있다. 알은 우디를 새 것처럼 고쳐주고 제시와 스팅키는 우디와 함께 박물관으로 갈 것을 우디에게 요청한다. 앤디와 토이 친구들을 생각하며 처음엔 거절했으나 우디는 그들과 함께 박물관으로 가기로 한다. 그러나 이 사실을 모르는 버즈와 토이 친구들은 구조대를 결성해 우디를 구하러 간다. 간신히 우디를 만났으나 우디는 스팅키에게 납치 당해 공항까지 가게 되며 버즈(팀 알렌)와 친구들은 우디와 제시 우디의 말인 불스아이까지 구조한다. 캠프에서 돌아온 앤디는 제시와 불스 아이도 자신의 장난감으로 삼는다.