La película sigue directamente a Toy Story 3, ya que Woody, Buzz Lightyear y sus otros amigos juguetes han encontrado una nueva oportunidad al vivir con Bonnie. A ellos se les une Forky, un tenedor que se ha convertido en un juguete, y se embarcan en una aventura de viaje por carretera.
Woody nunca ha dudado de su lugar en el mundo y siempre ha sabido que su prioridad es cuidar a su niño, ya sea Andy o Bonnie. Por eso cuando Forky, una manualidad transformada en juguete a la que Bonnie tiene un enorme cariño, se llama a sí misma “basura”, Woody decide ayudar a Forky a asimilar que es un juguete.