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 un mundo donde los dinosaurios nunca se extinguieron, Arlo es un apatosaurio miedoso y torpe que lucha por encontrar su camino en un entorno salvaje e imponente. Aun cuando su familia lo ve como el más débil entre sus hermanos, Arlo anhela demostrar su valía. La oportunidad llega cuando su padre necesita ayuda en la granja, y Arlo se embarca en una aventura para capturar a un extraño ser que se come su cosecha: un pequeño niño humano al que Arlo llama Spot.