La vera storia di Buzz racconta le origini di Buzz Lightyear, l'eroe che ha ispirato il giocattolo di Toy Story, e segue il leggendario Space Ranger dopo essere rimasto bloccato su un pianeta ostile a 4,2 milioni di anni luce dalla Terra insieme al suo comandante e al loro equipaggio. Mentre Buzz cerca di trovare un modo per tornare a casa attraverso il tempo e lo spazio, si uniscono a lui un gruppo di ambiziose reclute e il suo irresistibile gatto robot di compagnia, Sox. L'arrivo di Zurg, una presenza imponente con un esercito di robot spietati e un fine misterioso, complica le cose e mette a rischio la missione.