Жизнь игрушек сильно изменилась после того, как их прежний хозяин Энди уехал в колледж. Теперь они нашли новый дом у маленькой девочки Бонни, которая относится к ним с такой же любовью и заботой. Однако первый день Бонни в детском саду становится поворотным моментом для всей компании. С помощью своего воображения и немного подручных материалов она создает необычную игрушку — Вилкинса, сделанного из пластиковых отходов и вилки. Но Вилкинс не считает себя настоящей игрушкой, что вызывает массу забавных и трогательных моментов.
Тем временем ковбой Вуди, космический рейнджер Баз Лайтер, собака Спиралька, тиранозавр Рекс и остальные игрушки оказываются втянутыми в невероятное приключение, когда Вилкинс неожиданно теряется. Их миссия по спасению нового друга приводит к неожиданным встречам — как с новыми, так и с давно забытыми старыми персонажами. Погоня, опасности и неожиданные открытия наполняют это путешествие, где каждая игрушка находит способ проявить свои лучшие качества.
По ходу этой истории раскрываются не только новые дружеские связи, но и зарождаются теплые романтические отношения, которые добавляют сюжету особую глубину. Игрушки вновь доказывают, что быть частью семьи — это не только радость, но и большая ответственность, а приключения могут поджидать там, где их совсем не ждешь.