《玩具总动员4》故事发生在宝藏大学上，伍迪与牛仔举办了一场亲子夏令营。在此期间，他们结识了一个非常自负的盖比娃娃，她认为自己是真正的玩具而不是玩偶。当博物馆将要关闭并拆除所有展品时，伍迪和牛仔试图保护其他被遗忘的旧玩具免于失去家园，并带领他们逃离。同时，伍迪还面临着放下过去、寻找新归宿的抉择。最终，在冒险中与新朋友建立起深厚情感后，伍迪选择留下来照顾那些需要帮助的玩具们，并传授给盖比如何善待自己和他人。