Ahora que Andy está por ir a la universidad, sus juguetes temen por lo que sucederá con ellos. Debido a una confusión, Woody se da cuenta que sus amigos serán arrojados a la basura e intenta rescatarlos. Creyéndose abandonados, deciden unirse a los juguetes de donación para la guardería Sunnyside. Es ahí donde a lo largo de adversidades y aventuras descubrirán el verdadero significado de la amistad y el amor que un niño puede brindar.