在《玩具總動員3》中，安迪已經長大成人，正準備離家前往大學，展開新的生活。安迪舍不得巴斯光年和胡迪這些陪伴他十幾年的玩具，想把玩具們存入自家閣樓，但安迪的媽媽錯把玩具們當垃圾扔掉，玩具們以為安迪不要他們了，陰差陽錯之下，媽媽把玩具們送到了一個全是無法無天的孩子們的幼兒園，這些孩子們迫不及待地將他們的小臟手伸向這些新來的玩具們。他們要面臨的將是一次驚險無比的大冒險……