舊玩具新生活，是福還是禍？　　在《玩具總動員2》搶救胡迪大冒險後，玩具們安然度過了11年。就在安弟即將離家去展開他的大學生活前，媽媽要求安弟在離家前把這些玩具給處理好，玩具們個個人心惶惶，害怕自己即將被丟棄。　　胡迪是唯一會被安弟帶在身邊的玩具，其他的玩具陸續被裝入大黑袋子中，準備放置到閣樓，但陰錯陽差下，媽媽誤將玩具們全數捐給陽光托兒所。　　玩具們來到陽光托兒所，遇到了更多的玩具朋友，原本以為來到了天堂，興奮的期待能夠與新的小主人一同玩樂。誰知道這竟是噩夢的開始，玩具們面臨被拉扯、吞食、支解的命運，甚至還有以熊抱哥為首的黑暗玩具地下組織……　　　另一邊，安弟發現珍藏的玩具不見了，心急如焚的四處尋找，玩具們得知小主人安弟正在尋找他們，一起展開史上最大規模的逃亡行動，玩具們是否能成功回到小主人安弟的身邊呢？