Andy hat seine Spielzeuge, darunter Cowboy Woody (Stimme im Original: Tom Hanks) und Space-Ranger Buzz Lightyear (Tim Allen) an Bonnie (Madeleine McGraw) weitergegeben, die auch gerne damit spielt. Doch als das jüngere Mädchen beim Schnuppertag in der Vorschule ein neues Spielzeug bastelt, gerät die heile Kinderzimmerwelt aus den Fugen: Forky (Tony Hale) wird schnell Bonnies neuer Liebling, doch die aus einer Plastikgabel zusammengebastelte Figur kann sich mit ihrem Dasein als Spielzeug nicht so recht arrangieren und springt bei einem Familienausflug aus dem fahrenden Auto. Woody hängt sich an Forkys Fersen und erlebt gemeinsam mit dem von Selbstzweifeln geplagten Spielzeug zahlreiche Abenteuer in einem Antiquitätenladen und auf einem Jahrmarkt. Dabei treffen sie auf alte Freunde wie Schäferin Porzellinchen (Annie Potts) und neue Widersacher wie die Puppe Gabby Gabby (Christina Hendricks), die unbedingt einem Kind gehören möchte und dafür zu allem bereit ist. Unterdessen bricht auch Buzz auf, um Woody und Forky zu finden…