Сюжет мультика развивается после событий третьей части, когда Вуди, Базз Лайтер и остальные игрушки стали собственностью девочки по имени Бонни. Главный герой, ковбой, сталкивается с вызовом: ребёнок начинает посещать детский сад, и настаёт момент адаптации к неизвестной реальности. Во время одного из занятий Бонни создаёт новую игрушку из пластиковой ложки и других подручных материалов, называя её Форки. Этот самодельный персонаж не совсем понимает, что он теперь - кукла, и постоянно пытается сбежать, чтобы снова стать мусором.
Со своей неизменной преданностью, Вуди берет на себя задачу защитить Форки и убедить его, что он важен для девочки. Путешествие начинается во время семейной поездки на автодоме, когда новая кукла убегает, а ковбой направляется за ним, чтобы вернуть домой. В ходе повествования, телегерой встречается с неожиданными перипетиями, включая встречу с давно потерянной подругой Бо Пип, которая теперь живет жизнью волшебного странника. Герой осознает, что её жизнь полна свободы и приключений, что заставляет его задуматься о своём месте в игрушечном мире.