ＣＧアニメの先駆けとなったディズニー／ピクサーの人気ファミリー・アドベンチャーのシリーズ第３弾。
成長しておもちゃを卒業した主人アンディの手を離れ、ひょんなことから託児施設へ寄付されたおもちゃたちを待ち受ける絶体絶命の危機と心温まる絆の物語を、手に汗握るアクションと感動のストーリー展開で描き出す。
声の出演は引き続きトム・ハンクス。監督は前作や「ファインディング・ニモ」などで共同監督を務め、これが長編単独初メガホンとなるリー・アンクリッチ。

　ご主人様のアンディと楽しい時間を過ごしてきたおもちゃたち。しかし、17歳になったアンディは、すでにおもちゃで遊ぶこともなくなり、また大学へ進学するため引っ越しの準備をしていた。
そして、アンディの一番のお気に入りだったウッディだけが彼の引っ越し先へ持って行かれることとなり、バズや他のおもちゃたちは屋根裏部屋行きに。
だが、ある手違いで危うくゴミに出されるところだった彼らは、ウッディの説得もむなしく、サニーサイドと呼ばれる託児施設行きを決断する。
ロッツォというクマのヌイグルミに迎えられ、新たな遊び相手が出来たことを喜ぶ一同。ところがそこは、おもちゃを破壊する凶暴な幼児ばかりの、おもちゃにとってまさに地獄といえる場所だった。
ひとりその難を逃れていたウッディは、仲間たちの危機を知り、急いで彼らのもとへと向かうのだったが…。