Жизнь не стоит на месте, мальчик Энди давно вырос, и вот он уже готов поехать в колледж. Судьба игрушек неизведанна и страшна. Что их ждет? Последний путь на помойку или, быть может, новая жизнь в детском саду? Энди же, собрав все игрушки, кроме Вуди, решает отнести их на чердак, но происходит несчастный случай, и все игрушки по ошибке оказываются на помойке. Обиженные игрушки решают забраться в коробку и отправится в неизведанный мир детского садика. Попав туда, они безмерно счастливы! Они за долгие годы, наконец, чувствуют себя полноценными. Но вот только не все так радужно, как им показалось. В детском саду установлен жесткий тоталитарный режим под предводительством плюшевого мишки Лоцо. И теперь у наших героев есть всего один день, чтобы вырваться из игрушечного плена…

Ковбой Вуди и другие игрушки мальчика по имени Энди продолжают жить, радуясь каждому дню. Но неожиданно все меняется, когда Вуди похищает коварный коллекционер. Оказывается, что Вуди — очень ценная игрушка из коллекции, за которую японский музей игрушек готов заплатить огромную сумму. В доме коллекционера он находит своих родственников. В это время игрушки во главе с Баззом Лайтером отправляются спасать Вуди.

Вуди узнает о своем знаменитом прошлом, Базз и другие игрушки проходят опасный и тернистый путь. Перед Вуди встает непростой вопрос — каково же его предназначение? Блистать в витрине музея или же вернуться к любимому хозяину?