Atrapat en un planeta hostil a 4,2 milions d'anys llum de la Terra al costat del seu comandant i la seva tripulació, en Buzz Lightyear intenta trobar la manera de tornar a casa a través de l'espai i el temps. Però l'arribada d'en Zurg, una presència imponent amb un exèrcit de robots despietats i una agenda misteriosa, complica encara més les coses i posa en perill la missió.