Uma aventura de ficção científica e a história de origem definitiva de Buzz Lightyear, o herói que inspirou o brinquedo, Lightyear acompanha o lendário patrulheiro espacial após ser abandonado em um planeta hostil a 4,2 milhões de anos-luz da Terra ao lado de sua comandante e sua equipe. Enquanto Buzz tenta encontrar um caminho de volta para casa através do espaço e tempo, um grupo de recrutas ambiciosos e o encantador gato-robô de companhia, Sox, se juntam ao herói. Para complicar a situação, Zurg, uma presença imponente, e seu exército de robôs impiedosos chegam no planeta com um compromisso misterioso.