Buzz Lightyear, Star Command'da bir uzay korucusu olarak görev yaparken en yakın arkadaşı Alisha Hawthorne ve yeni ekip üyesi Featheringhamstan ile birlikte T'Kani Prime adında keşfedilmemiş bir gezegeni araştırmaya çıkıyor. Ancak gezegenin düşmanca canlılar barındırdığını fark edince geri dönmek zorunda kalıyorlar. Geri dönüş sırasında Buzz, gemiye zarar veriyor ve geminin onarımı için tüm mürettebatın gemiden çıkması gerekiyor.

Onarım çalışmaları sırasında Buzz ve ekibi, yaşayabilecekleri bir koloni kurma çabası içine giriyor. Onarımın başarılı olup olmadığını test etmek için Buzz, hiperuzay yakıtını denemek amacıyla gemi ile sadece dört dakikalık bir yolculuk yapıyor. Ancak bu yolculuğun sonunda, T'Kani Prime'de gemi ile hareket etmenin her bir dakikasının bir yıla eşit olduğunu keşfediyor. Bu durumu bilmesine rağmen yakıt testlerine devam etmeye karar veriyor ve sonuç olarak 64 yılın geçtiğini anlıyor.

Bu süre zarfında, sevgili arkadaşı Alisha, eşi Kiko ile birlikte bir oğul sahibi olmuş ve sonunda yaşlılıktan vefat etmiştir. Ancak bu testlerin en ilginç yanı, Buzz’ın bazı yakıt bileşenleri ile yaptığı deneyler sayesinde ışık hızından bile daha hızlı bir hız elde etmesidir. Bu süreçte Buzz, zamanın ne kadar hızlı geçtiğini ve sevdiklerinin hayatında nelerin değiştiğini fark ediyor.