Woody, Buzz l’Éclair et le reste des jouets reviennent dans une toute nouvelle aventure avec quelques nouveaux visages dont Ken et Barbie, le hérisson La Brosse et l’ours Lotso. Andy se prépare à partir pour l’université et Woody, Buzz, Jessie et les autres jouets se demandent ce qu’ils vont devenir. Quand ils arrivent à Sunnyside, c’est le début d’une nouvelle aventure.