In de film blijkt dat, als er geen mensen in de buurt zijn, speelgoed tot leven komt. Het verhaal draait om het speelgoed van het jongetje Andy, en dan in de hoofdrol cowboy Woody, Andy’s lievelingsfiguurtje.
Op een dag krijgt Andy op zijn verjaardag een nieuwe pop, Buzz Lightyear, een ruimteactiefiguur. Al snel ontwikkelt zich een rivaliteit tussen Woody en Buzz, daar Buzz langzaam Woody’s nummer 1 positie bij Andy inneemt. Buzz is er bovendien van overtuigd dat hij een echte spaceranger is, en het universum moet beschermen tegen keizer Zurg.
Op een dag escaleert de situatie wanneer Andy besluit om Buzz, en niet Woody, mee te nemen wanneer hij en zijn moeder uit eten gaan. Woody wil Buzz tijdelijk uitschakelen zodat Andy hem niet kan vinden maar gooit hem hierbij per ongeluk uit het raam. Woody ontsnapt maar net aan de toorn van het andere speelgoed omdat Andy hem dan maar meeneemt. Buzz, die zijn val uit het raam heeft overleefd, ziet de auto met Woody erin vertrekken en springt achterop. Wanneer de auto stopt bij een tankstation, komt het tot een gevecht tussen Woody en Buzz. Ze vallen uit de auto en blijven zo achter wanneer deze wegrijdt.
Uiteindelijk weten Buzz en Woody met een bestelwagen mee te reizen naar de pizzeria waar Andy is, maar door toedoen van Buzz belanden ze niet in handen van Andy maar bij diens buurjongen Sid. Sid is een sadist die niets liever doet dat speelgoed vernielen. De twee moeten nu wel samenwerken om te ontsnappen en terug te keren naar Andy. Haast is geboden, daar Andy spoedig zal gaan verhuizen.
