Riley, ahora adolescente, enfrenta una reforma en la Central de sus emociones. Alegría, Tristeza, Ira, Miedo y Asco deben adaptarse a la llegada de nuevas emociones: Ansiedad, Vergüenza, Envidia y Ennui.

Cuando un nuevo juguete llamado «Forky» se une a Woody y a la pandilla, un viaje por carretera junto a viejos y nuevos amigos revela lo grande que puede ser el mundo para un juguete.

Riley, ahora de 12 años, está colgando en casa con sus padres en San Francisco cuando el problema potencial viene golpeando: un muchacho aparece en la puerta.