Em um acampamento cristão para jovens, as crianças aprendem a lidar com seus medos e não a procurar a violência para resolver o problema. Dois irmãos são separados em duas casas diferentes e, depois de uma série de pegadinhas promovidas pelos valentões do local, eles percebem que precisam um do outro. Quando chega a hora de disputar uma importante competição do acampamento, os garotos precisam colocar de lado suas diferenças se quiserem, além de vencer o torneio, aprender o verdadeiro valor do respeito, do perdão e da convivência em paz entre as pessoas.

Em um dia de bricandeiras de Bonnie após o Natal, a galera se encontra em um território desconhecido ao perceber que os bonecos de ação superdivertidos, na verdade, são malucos. Para que os brinquedos voltem para o quarto de Bonnie, tudo depende de Trixie, a triceratops.

Os brinquedos partem em uma viagem juntamente com Bonnie, mas um evento inesperado faz com que todos parem em um hotel de beira de estrada. Quando um dos brinquedos simplesmente desaparece, Woody, Buzz e toda a turma precisam enfrentar o medo do desconhecido para encontrá-lo.

Os brinquedos acham que Rex é um desmancha-prazeres. Mas quando Bonnie o leva para o banho, ele consegue reverter isso e passa a ser o lendário Festa-Sauro Rex!

O Buzz Lightyear é deixado para trás em uma lanchonete quando uma versão de brinquedo de lanche infantil do Buzz toma seu lugar. Enquanto os brinquedos de Bonnie estão presos com o imitador de Buzz de 6 cm de altura, o verdadeiro Buzz está preso no restaurante em um grupo de apoio para brinquedos descartados. Enquanto Woody e sua turma elaboram uma maneira de resgatar seu amigo, o Buzz tenta escapar da reunião de psicoterapia de brinquedos.

É tempo de férias para Bonnie, que está indo para o Havaí com sua família. Os brinquedos estão animados para uma semana de folga, mas Barbie e Ken entram na mochila de Bonnie, na esperança de ir com ela para o Havaí. Porém, Bonnie deixa sua mochila em casa, para horror de Ken. Barbie revela a Woody que Ken tinha planejado lhe dar o primeiro beijo na praia ao pôr do sol. Woody, Buzz e os outros brinquedos recriam o Havaí para os dois.

Quando Andy se prepara para ir para a faculdade, Woody, Buzz, Jessie e o restante dos leais brinquedos de Andy pensam o que irá acontecer com eles. Mas quando uma confusão faz com que eles sejam levados à creche Sunnyside, eles conhecem um anfitrião de novos brinquedos e logo descobrem que uma nova aventura selvagem está apenas começando!