Les joguines d'Andy, un nen de sis anys, temen que hagi arribat la seva hora i que un nou regal d'aniversari els substitueixi al cor del propietari. Woody, un vaquer que ha estat fins ara la joguina favorita d'Andy, intenta tranquil·litzar-los fins que apareix Buzz Lightyear, un heroi espacial dotat de tota mena d'avenços tecnològics. Woody és relegat a un segon pla., però la seva constant rivalitat es transformarà en una gran amistat quan tots dos es perden a la ciutat sense saber com tornar a casa.

L'argument gira al voltant d'en Bob Esponja i els seus inseparables amics del mar, com ho són en Patrick Estrella i la Sorreta l'esquirol, i altres personatges de la sèrie en què es basa, com en Balamar i el senyor Krank. En aquesta ocasió en Bob Esponja i la colla s'embarquen en una aventura en què hauran de trobar una recepta robada, cosa que portarà els personatges de Baixos de Bikini fins a la nostra dimensió. La pel·lícula barreja animació i escenes d'acció real.