En un mundo donde los juguetes cobran vida cuando los humanos no están mirando, Andy, el dueño de estos adorables personajes, está a punto de entrar en la universidad y dejar atrás su infancia. Woody, Buzz Lightyear y el resto de la pandilla se enfrentan a un futuro incierto. Cuando accidentalmente son donados a una guardería en lugar de ser guardados en el ático, los juguetes se ven obligados a adaptarse a su nuevo entorno.