Sekelompok mainan yang memiliki kesadaran, namun berpura- pura tidak bernyawa saat manusia ada di dekat mereka, tengah bersiap untuk pindah ke rumah baru bersama pemilik kecil mereka, Andy Davis, adik bayinya Molly, dan ibu tunggal mereka, Mrs. Davis. Ketika mengetahui bahwa pesta ulang tahun Andy tiba-tiba dimajukan, beberapa mainan — termasuk Mr. Potato Head, Slinky Dog, Rex si dinosaurus Tyrannosaurus, Hamm si celengan babi, dan Bo Peep si boneka porselen — mulai khawatir bahwa Andy mungkin akan mendapat mainan baru yang menggantikan mereka. Untuk menenangkan semua orang, Sheriff Woody, mainan favorit Andy sekaligus pemimpin mereka, mengirim Sarge dan pasukan tentara hijau mainan untuk memata-matai pesta ulang tahun Andy menggunakan monitor bayi.

Andy akhirnya menerima Buzz Lightyear, sebuah action figure bertema penjelajah luar angkasa, yang percaya bahwa dirinya benar-benar seorang Space Ranger dan tidak menyadari bahwa ia hanyalah mainan. Buzz memukau mainan lainnya dengan fitur teknologi canggihnya dan segera menjadi mainan favorit baru Andy, memicu kecemburuan Woody.

Dua hari sebelum pindahan, keluarga Andy berencana makan malam di Pizza Planet. Agar Andy memilih membawanya, bukan Buzz, Woody mencoba menjatuhkan Buzz ke belakang meja menggunakan RC, mobil remote control. Namun secara tidak sengaja, Buzz terlempar keluar jendela, membuat sebagian besar mainan percaya bahwa Woody dengan sengaja telah membunuhnya. Andy akhirnya membawa Woody bersamanya, tetapi Buzz yang marah menghadangnya di mobil. Keduanya berkelahi, terjatuh dari mobil, dan tertinggal di jalan. Setelah pertengkaran lebih lanjut, mereka menumpang truk pengantar Pizza Planet untuk menuju restoran.

Di Pizza Planet, Buzz salah mengira mesin capit berisi mainan alien sebagai roket dan memanjat masuk ke dalamnya, diikuti oleh Woody. Namun mereka kemudian diambil oleh Sid Phillips, tetangga Andy yang kejam dan gemar menyiksa mainan. Sid membawa keduanya ke rumahnya, di mana mereka bertemu dengan anjing peliharaannya, Scud, serta mainan- mainan “mutan” hasil rakitan dari potongan mainan lain yang telah Sid rusak.

Buzz kemudian melihat iklan di televisi yang mempromosikan dirinya dan mengalami krisis eksistensial, menyadari bahwa ia hanyalah mainan. Ia mencoba terbang, namun jatuh dan lengannya patah. Setelah mainan-mainan Sid memperbaiki Buzz, Sid menempelkan Buzz pada roket petasan, berniat meledakkannya keesokan harinya. Malam itu, Woody membantu Buzz menyadari bahwa tujuan sejatinya adalah membuat Andy bahagia, dan hal itu mengembalikan semangatnya.

Keesokan harinya, saat Sid hendak meledakkan Buzz, Woody mengumpulkan mainan-mainan mutan untuk menampakkan diri di hadapan Sid, menakutinya hingga ia bersumpah tidak akan pernah menyakiti mainan lagi.