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!

Quando Andy viaja para um acampamento de verão, Woody é sequestrado por Al, um ambiocioso colecionador, que precisa do brinquedo favorito de Andy para completar sua coleção da Gangue do Rodeio. Junto com Jessie, Bala no Alvo e Mineiro, Woody corre o risco de ter que passar o resto de sua vida em exposição num museu. Agora, Buzz, Sr. Cabeça de Batata, Porquinho, Rex e Slinky terão que salvar seu amigo e trazê-lo de volta à vida de brinquedos.

Buzz Lightyear é o novo e sofisticado astronauta de brinquedo do garoto Andy. Buzz não imaginava que encontraria um rival: Woody, um cowboy de brinquedo que, dominado pelo ciúme, acredita ter perdido um lugar precioso no coração do seu dono. Os dois brinquedos vivem brigando até que vão parar nas garras do vizinho, um verdadeiro destruidor de brinquedos. Agora, mais do que nunca, Buzz e Woody precisam precisam se unir para escapar do perigo. Com a ajuda de seus amigos da caixa de brinquedos, eles vão viver uma incrível aventura.