Энди уже не маленький мальчик, который любит играться с Вуди и другими игрушками. Сейчас он – семнадцатилетний паренек. И в скором времени ему предстоит уехать в колледж, чтобы учиться и открывать взрослую жизнь. Энди бережно собирает игрушки в коробку, чтобы отнести их на чердак. Однако происходит неприятность – мать думает, что внутри находится мусор, а потому выбрасывает коробочку.
В итоге все игрушки Энди, включая Вуди, Базза и других героев предыдущих мультиков, оказываются в ящике для пожертвования местному детсаду. Когда ящик открывается, все ожившие игрушки очухиваются в детдоме. Их встречает местный руководитель – старенький плюшевый медведь Лотсо. Он объясняет, что детский дом – самый настоящий рай для игрушек. Здесь они могут веселиться, играть с детишками, осваивать новые технологии. Игрушки Энди довольно быстро привыкают к новому месту. И только Вуди считает, что его друзья поступают неправильно. Он пытается объяснить, что на самом деле их хозяин не собирался выкидывать предметы на помойку, просто так получилось.
Но Вуди никто не слушает. Барби, игрушка сестры Энди – Молли, встречает в детском саду очень красивого, мускулистого Кена. Они влюбляются с первого взгляда. Но вскоре Барби, Вуди, Базз и другие игрушки из дома Энди узнают, что попали в самый настоящий ад! Многие детишки обращаются с игрушками очень жестоко: швыряют по комнате, отрывают конечности и так далее. И вот уже игрушки задумывают побег, чтобы вернуться к Энди.
