PHIM18ABC

Chín năm trước khi toàn bộ những đồ chơi còn ở với Andy, R.C. bị một cơn mưa cuốn đi. Woody giải cứu thành công với sự giúp đỡ của các đồ chơi khác, tuy nhiên do không hay biết nên Bo Peep và một vài đồ chơi khác bị Molly, em gái của Andy đem đi; dù Woody đã cố gắng giải cứu cô, Bo mới khước từ bảo rằng đồ chơi cũng có lúc phải cho đi, rồi họ ôm nhau chia tay.

Hai năm sau khi Andy góp đồ chơi cho Bonnie, Woody và những đồ chơi khác đang sống hạnh phúc bên nhau. Vì lo lắng chuyện Bonnie sẽ cảm thấy sợ hãi khi vào lớp định hướng nhà trẻ, sau khi nhìn thấy Bonnie bật khóc, Woody chuồn vào ba lô của cô bé và chứng kiến cảnh Bonnie dè dặt trước bạn mới của mình. Woody tìm cách lôi hàng tá đồ bỏ đi trong thùng rác và đặt lên bàn của Bonnie, và cô nhận ra được rồi tự tay làm món đồ chơi của mình đặt tên là "Forky". Sau khi Bonnie đặt Forky viết tên của mình lên giày của Forky và đặt vào trong ba lô của mình, Woody chui vào trong theo, đột nhiên món đồ chơi "Forky" trỗi dậy làm cho anh hoảng hốt.

Sau khi Woody giới thiệu Forky cho toàn bộ đồ chơi của Bonnie nghe, tất cả mọi người đều lại gần hoan nghênh, đột nhiên Forky nổi loạn, nghĩ rằng cậu ta chỉ được làm từ rác chứ không phải đồ chơi, Woody bất quá đành phải ngăn chặn cậu ta chui vào thùng rác. Trong một chuyến đi chơi với gia đình Bonnie và đồ chơi của cô bé, Forky nhảy ra khỏi cửa sổ, khiến Woody đi theo cậu ta ra ngoài. Woody thuyết phục Forky về những niềm vui khi trở thành một món đồ chơi, và họ dùng xe du lịch (RV) đi đến công viên tại một thị trấn gần đó, nơi Bonnie và bố mẹ cô sẽ ở.

Đến thị trấn, Woody nhìn thấy đèn của Bo tại một Cửa hàng đồ cổ. Tìm kiếm Bo bên trong, anh và Forky bắt gặp một con búp bê tên Gabby và những con rối nhỏ của cô, Bensons. Gabby đề nghị đưa họ đến Bo, nhưng sớm tiết lộ kế hoạch thực sự của cô là mong muốn có được hộp âm thanh của Woody, vì cái của cô đã bị hỏng và cho rằng nguyên nhân đó khiến không có đứa trẻ nào thèm nhận cô. Khi Bonnie và cha mẹ cô vào cửa hàng, Woody và Forky cố gắng trốn thoát, nhưng Forky bị Gabby bắt giữ. Vào lúc Woody trốn khỏi cửa hàng, RV của Bonnie đã rời đi mà không có Forky, và Woody nhận ra rằng mình đã bỏ lại Forky phía sau. Dọc đường đến lễ hội, Woody bắt gặp một cô bé và vô tình dẫn đến cuộc tái ngộ với Bo, Bo kể rằng mình đã trở thành dân du mục hơn bảy năm. Với bạn đồng hành của Bo, một cảnh sát thu nhỏ tên là Giggle McDimples, họ đi theo con đường qua một lễ hội gần đó để giải cứu Forky khỏi cửa hàng đồ cổ.

Trong khi đó, Buzz tự mình tìm kiếm Woody, tìm kiếm hướng dẫn trong các nút từ hộp thoại của chính mình. Buzz vô tình đụng độ với một thành viên lễ hội và anh ta đem Buzz đi treo mình làm giải thưởng trong một gian hàng lễ hội, sau đó anh trốn thoát với đồ chơi sang trọng Ducky và Bunny. Buzz tìm thấy Woody và Bo, và họ mời Ducky và Bunny giúp giải cứu Forky, hứa rằng sẽ cho họ trở thành đồ chơi của Bonnie, cùng với người bạn cũ của Bo từ cửa hàng đồ cổ, Duke Caboom, một món đồ chơi Canada được quảng cáo nhiều năm trước.

Tại cửa hàng đồ cổ, kế hoạch giải cứu Forky của đồ chơi đã thất bại. Woody, món đồ chơi duy nhất vẫn quyết tâm cứu Forky, tranh cãi với những đồ chơi khác, đặc biệt là Bo. Khi Bo, Duke, Giggle, Ducky và Bunny trở lại lễ hội, Woody đồng ý hi sinh hộp âm thanh của mình cho Gabby để đổi lấy Forky. Gabby rất mong muốn được nhận nuôi bởi cháu gái của chủ cửa hàng, Harmony, nhưng Harmony không nhận nuôi Gabby. Buzz quay trở lại RV của Bonnie và phát giác chuyện lấy lại ba lô của Bonnie để quên ở cửa hàng đồ cổ. Woody an ủi Gabby sau khi cô bị từ chối, và Bo và bạn bè trở về sau khi hai bên thay đổi suy nghĩ của mình.

Sau khi Bonnie trở về lấy ba lô, đồ chơi theo cô và bố mẹ. Nhờ các kỹ năng xe máy của Duke, Buzz và Forky quay trở lại với Bonnie và cô bé rất vui mừng khi có Forky trở lại. Với lời khuyên của Woody, Gabby thấy một cô bé đi lạc đang sợ hãi và khóc, cô đến giúp trấn an cô bé, điều mà bổn phận đồ chơi nên làm với chủ nhân của mình, và cuối cùng Gabby được nhận. Khi Woody và Bo nói lời tạm biệt, Woody trở nên đau lòng khi trở về Bonnie. Với sự khích lệ từ Buzz và đảm bảo với anh rằng Bonnie sẽ ổn, Woody quyết định ở lại với Bo và giúp đỡ những đồ chơi bị mất tìm chủ nhân, và trao cho cô bé Jessie huy hiệu cảnh sát trưởng của mình, giúp Jessie thành "cảnh sát trưởng" mới của nhóm. Buzz và nhóm bạn dành cho Woody và Bo một cái ôm tạm biệt và mỗi bên đều có những chọn lựa đi theo con đường riêng của họ.

Trong các cảnh giữa đoạn credit, Woody và Bo đang đi du lịch cùng lễ hội, giúp đồ chơi được nhận về cùng với Giggle, Duke, Ducky và Bunny. Khi Bonnie vào lớp một một năm sau, Jessie giới thiệu một người bạn mới mà Bonnie đã tạo ra: Knifey, một con dao nhựa được trang trí, cũng gặp phải tình huống khó xử như Forky.