Woody (voz de Tom Hanks) sempre soube qual era seu lugar no mundo, e que sua prioridade é cuidar de suas crianças, seja Andy ou Bonnie. Então, quando o novo e adorado projeto artesanal de Bonnie transformado em brinquedo, Forky (voz de Tony Hale), declara-se "lixo" e não brinquedo, Woody toma para si a responsabilidade de mostrar a Forky por que ele deveria abraçar a ideia de ser um brinquedo. Quando Bonnie resolve levar toda a gangue na sua viagem com a família, Woody acaba se dispersando inesperadamente e se juntando à sua amiga Bo Peep (voz de Annie Potts), que há muito tempo não via. Depois de passar anos sozinha, o espírito aventureiro de Bo e a vida na estrada acabam por esconder seu delicado exterior de porcelana. À medida que Woody e Bo percebem que pertencem a mundos diferentes quando se trata da vida como um brinquedo, logo descobrem que esse é o menor dos seus problemas.