ภาพยนตร์ติดตามการเดินทางของ Buzz Lightyear (ให้เสียงพากย์โดย Chris Evans), นักบินอวกาศที่มีความกล้าหาญและมีความฝันในการสำรวจอวกาศ หลังจากที่เขาและทีมงานได้สำรวจดาวเคราะห์ที่ไม่รู้จักและเกิดเหตุการณ์ที่ทำให้พวกเขาต้องติดอยู่ในพื้นที่ที่ไม่รู้จัก
Buzz ต้องเผชิญกับอุปสรรคต่าง ๆ และการทดสอบความกล้าหาญในขณะที่เขาพยายามหาทางกลับบ้าน โดยในระหว่างการเดินทางเขาได้พบกับ Sox, แมวหุ่นยนต์ที่เป็นเพื่อนซี้ และ Zurg, ศัตรูที่มีพลังและความลึกลับ
