เมื่อแอนดี้โตขึ้นและกำลังจะไปเรียนมหาวิทยาลัย ของเล่นสุดรักอย่างวู้ดดี้ บัซ ไลท์เยียร์ และผองเพื่อนต้องเผชิญกับชะตากรรมที่ไม่แน่นอน หลังถูกส่งไปยังสถานรับเลี้ยงเด็กซันนี่ไซด์โดยไม่ได้ตั้งใจ พวกเขาพบว่าที่นี่กลับถูกปกครองโดยหมีล็อตโซ่ผู้โหดเหี้ยมที่ใช้ระบบเผด็จการ วู้ดดี้จึงต้องนำทีมวางแผนหลบหนีกลับบ้านก่อนที่แอนดี้จะจากไปตลอดกาล การผจญภัยครั้งนี้จะทดสอบมิตรภาพและความภักดีของเหล่าของเล่นอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน
