Buzz Lightyear och hans bästa vän, Alisha Hawthorne, är Space Rangers. Att skickas till galaxens yttersta delar är något de är vana vid. Men när de, på grund av Buzz, blir strandsatta på en planet tvingas han att rätta till sina misstag. Även fast det innebär att han måste utföra ett uppdrag helt på egen hand vilket innebär att han inte kommer att träffa sina vänner på flera år. När Buzz äntligen slutfört sitt uppdrag anländer den gigantiska roboten Zurg till planeten och börjar attackera dem. Buzz tvingas slå sig ihop med ett team av otränade rekryter för att vinna över roboten.