En una galaxia lejana, un joven explorador espacial llamado Buzz Lightyear se encuentra en medio de una misión crucial. Después de un aterrizaje forzoso en un planeta inhóspito, Buzz y su tripulación se enfrentan a desafíos inesperados y peligros acechantes. Con la responsabilidad de su equipo sobre sus hombros y la presión de regresar a casa, Buzz se embarca en un viaje lleno de acción y emoción que pone a prueba su valentía y determinación.

En esta cuarta entrega de la entrañable franquicia, Woody, Buzz y el resto de los juguetes han encontrado un nuevo hogar con Bonnie, la niña que ahora los cuida. Sin embargo, Woody sigue luchando con su identidad y propósito, ya que Bonnie ya no lo elige tanto como antes. Todo cambia cuando, durante un viaje por carretera, Bonnie crea un nuevo "juguete" llamado Forky, hecho de utensilios desechables. Para Woody, Forky representa mucho más que un simple juguete; es una manifestación del amor y la creatividad de Bonnie.

En una aventura post-Navidad, los queridos juguetes de Andy se encuentran en un emocionante dilema cuando son llevados a una misteriosa convención de juguetes. Al principio, todos están emocionados por la idea de conocer a nuevos amigos, pero pronto se dan cuenta de que se han topado con una extraña y peligrosa clase de juguetes que no tienen idea de lo que significa "jugar". Estas criaturas, que se hacen llamar "los luchadores", son unos juguetes de acción que viven en su propia realidad, donde la única regla es la lucha y la competencia.