Wanneer een lekke band Bonnie (Emily Hahn) en haar moeder (Lori Alan) op een kleine wegbreng motel voor de nacht doet stranden, beginnen Woody (Tom Hanks), Buzz (Tim Allen), Jessie (Joan Cusack), Mr. Potato Head (Don Rickles), Rex (Wallace Shawn), Mr. Pricklepants (Timothy Dalton) en Trixie (Kristen Schaal) één voor één te verdwijnen; slachtoffers van een sinistere, onzichtbare beest dat uit de schaduwen toeslaat. Al snel is iedereen meegenomen behalve Jessie, die Combat Carl (Carl Weathers) ontmoet, een gewonde soldaat en overlever die zijn portie bloederige verschrikkingen heeft meegemaakt sinds hij gescheiden werd van zijn eigenaar Billy. Al snel komen Jessie en Carl echter ook gevangen te zitten, gevangenen van eBid-verkoper Ron de Motelmanager (Stephen Tobolowsky) en zijn trouwe huisdier iguana, Mr. Jones (Dee Bradley Baker). Met wat moed, knowhow en een beetje hulp van een paar nieuwe vriendjes — waaronder de transformerende Japanse robot Transitron (Peter Sohn) en de papiertje-klinkende Pocketeer (Ken Marino) — valt uiteindelijk de taak aan Jessie om haar grootste angst te overwinnen en de dag te redden. Erm... nacht. Van Terror!