Le légendaire ranger de l'espace a été abandonné, avec son commandant et son équipage, sur une planète hostile à 4,2 millions d'années-lumière de la Terre. Alors que Buzz tente de retrouver son chemin à travers l'espace et le temps, il est rejoint par un groupe de recrues ambitieuses et son charmant bras droit robotique, Sox. Ce qui complique les choses et menace la mission, c'est l'arrivée de Zurg, un personnage puissant possédant une armée de robots impitoyables et un agenda mystérieux.