Widzowie czekali dziesięć długich lat, by zobaczyć barwne zabawki i oddanych przyjaciół Sheriff Woody (głos Toma Hanksa) i Buzz Lightyear (Tima Allena) ponownie na dużym ekranie. Ale dziesięć lat minęło także Buzzowi i Woodyemu. Odrzucone w zakurzonym schowku, oddany duet prowadzi niewielką resztkę ocalonych zabawek — dawnych przyjaciół, których teraz siedemnastolatego właściciela, Andy’ego (John Morris), trzyma ze względów sentymentalnych — i marzy o wymyślonych sposobach na zdobycie choćby sekundy uwagi Andy’ego. Które zabawki przetrwały po latach wyprzedaży i worków na śmieci? Zadziorna kowbojka Jessie (Joan Cusack), skarbonka Hamm (John Ratzenberger), bojaźliwy dinozaur Rex (Wallace Shawn), Pan i Pani Potato Head (Don Rickles i Estelle Harris), niezłomny Slinky Dog (Blake Clark), nieustrasziony żołnierz Green Army Men Sarge (R. Lee Ermey) i Barbie (Jodi Benson), żywiołowa, głupkowata zabawka, która schroniła się przy Buzzie i Woodym, gdy Molly (Beatrice Miller), siostra Andiego, zaczęła ją ignorować. Ale gdy zabawki zaczynają mówić, kłopoty nigdy nie są daleko. W miarę przygotowań Andiego do wyjazdu na studia, jego matka (Laurie Metcalf) myli torbę pełną zabawek z śmieciem i wysyła je na chodnik. Woody, który dostrzega to nieporozumienie, usiłuje wyjaśnić sytuację Buzzowi, Jessie oraz innym zrozpaczonym zabawkom, lecz, jak to często bywa, ci nie chcą słuchać. Wskakując do pudełka z darowiznami zmierzającego do Sunnyside Daycare Center, docierają do miejsca pełnego obietnic i możliwości: kolorowego świata, w którym będą codziennie się bawić tak długo, jak wytrzymaą ich kuliste połączenia i szwy. Woody jest przekonany, że wszyscy należą do Andy’ego, nawet jeśli to oznacza siedzenie w pudełku na strychu, i udaje się w stronę domu.