1869年，一列驶往美国德克萨斯州科尔比镇的列车，羁押着即将被送往当地处决的杀人魔头卡文迪什，未料途中卡文迪什在同伙的协助下逃脱。同在囚犯车箱内的印第安人杀手Tonto和联邦检查官约翰·雷德历经万险，侥幸逃生，谁知却被后者投入监牢。约翰身为骑警的老哥丹率手下追捕卡文迪什，结果遭到对方残忍屠戮。随行的约翰在越狱逃走的Tonto的帮助下再度捡回一条命，并得知骑警中叛徒的真身。对于这个本应死掉的人来说，也许只有戴上面具才能匡扶正义。

胡迪深知自己在这个世界上的使命，就是照顾他的主人，无论是原来的安迪还是新主人邦妮。当邦妮将不情愿成为玩具的“叉叉”带回家时，胡迪又担起了教导叉叉接受自己新身份的责任。然而当邦妮将所有玩具带上房车家庭旅行时，胡迪与伙伴们将共同踏上全新的冒险之旅，领略房间外面的世界有多广阔，甚至偶遇老朋友牧羊女。在多年的独自闯荡中，牧羊女已经变得热爱冒险，不再只是一个精致的洋娃娃。正当胡迪和牧羊女发现彼此对玩具的使命的意义大相径庭时，他们很快意识到更大的威胁即将到来……