Mentre trascorre anni nel tentativo di tornare a casa, il solitario Space Ranger Buzz Lightyear incontra un esercito di robot spietati comandati da Zurg che stanno tentando di rubare la sua fonte di carburante.
Il film racconta le origini di Buzz Lightyear, l'eroe che ha ispirato il giocattolo, e ci racconta la storia di questo leggendario Space Ranger narrata come un'emozionante avventura intergalattica. "Il mondo di Buzz mi ha sempre affascinato", ha dichiarato il regista Angus MacLane. "In Toy Story c'era solo un assaggio della storia di questo Space Ranger e ho sempre voluto esplorare ulteriormente quel mondo. 'Quale film ha visto Andy per fargli desiderare di avere un giocattolo Buzz Lightyear?' Questa è la domanda che mi sono posto quando ho presentato il progetto Lightyear e volevo vedere quel film. E sono stato fortunato a realizzarlo".
La vera storia del leggendario Space Ranger che da allora ha ispirato il giocattolo che tutti conosciamo. Dopo essere rimasto bloccato con il suo comandante e il suo equipaggio su un pianeta ostile situato a 4,2 milioni di anni luce dalla Terra, Buzz Lightyear cerca di riportare tutti a casa sani e salvi. Per questo può contare sull'appoggio di un gruppo di giovani reclute ambiziose e sul suo adorabile gatto robot, Sox. Ma l'arrivo del terribile Zurg e del suo esercito di spietati robot non renderà più facile il loro compito, tanto più che quest'ultimo ha in mente un piano ben preciso...