Film dibuka dengan adegan ala film koboi di mana Woody, Jessie, dan Buzz bersatu melawan Hamm, Mr. dan Mrs. Potato Head serta the Aliens yang ternyata hanya merupakan visualisasi dari imajinasi Andy kecil. Adegan selanjutnya memperlihatkan masa-masa kecil Andy bersama mainan-mainannya.

Andy telah berumur 17 tahun dan memiliki mainan lama ketika kecil, beberapa telah dijual atau diberikan. Yang lain telah disimpan dalam kotak dan disimpan jauh sebagai daftar untuk Andy saat di kampus. Dia memutuskan untuk membawa Woody bersama dengannya dan permainan lainnya ddiletak di dalam plastik sampah dengan niat untuk menyimpan mereka di loteng, tapi Ms. Davis keliru dengan meletakkan kantong itu di pinggir jalan sebagai sampah. Percaya bahwa Andy tidak lagi menginginkan mereka, mereka menyelinap ke tempat mainan yang akan disumbangkan untuk Sunnyside Daycare. Woody, yang melihat apa yang sebenarnya terjadi, mencoba untuk menjernihkan salah paham, tetapi permainan yang lain menolak untuk mendengarinya.

Permainan dibawa ke Sunnyside dimana mereka menerima sambutan yang mempromosikan dari permainan perawatan anak, dipimpin oleh Lots-o'-Huggin 'Beruang (Lotso). Woody mencoba untuk meyakinkan orang lain untuk kembali ke pangkuan Andy, namun mereka merasa bahwa mereka akan bahagia di Sunnyside, sehingga mereka membiarkannya Woody pergi tanpa mereka.Yang lain akhirnya menemukan Lotso menyediakan anak-anak muda, dan mereka dilecehkan dan disiksa. Sementara itu, Molly Barbie, yang juga disumbangkan mulai jatuh cinta pada Ken, yang merupakan orang kanan Lotso dan juga telah jatuh cinta pada Barbie. Buzz pergi untuk meminta Lotso memindahkan mereka ke anak-anak yang lebih tua, tetapi ditangkap oleh beberapa mainan Sunnyside dan mengembalikannya ke sistem asal, sebagai space ranger.

Di tempat lain, Woody yang berhasil kabur dari Sunnyside ditemukan dan dibawa pulang oleh seorang anak perempuan bernama Bonnie. Woody akhirnya mengetahui dari mainan milik Bonnie bahwa Sunnyside adalah penjara bagi para mainan yang diperintah dengan tangan besi oleh Lotso. Diceritakan pula masa lalu Lotso yang awalnya adalah beruang baik, namun berubah sifatnya karena merasa ditinggalkan oleh pemiliknya.

Saat melarikan diri dari Sunnyside, Woody ditemukan dan diambil oleh seorang gadis dari pusat perawatan yang bernama Bonnie. Salah satu mainan Bonnie bernama Chuckles mengungkapkan kepada Woody kebenaran tentang Lotso dan Sunnyside: Lotso, Chuckles dan Big Baby, pernah dimiliki oleh seorang gadis kecil bernama Daisy, tetapi Lotso lari setelah pemiliknya hilang dan menggantinya, jadi dia mengambil alih Sunnyside dan mengubahnya menjadi penjara. Pada tempat pust perawatan anak, Permainan yang lain mendapati Andy mencari mereka ketika Ibu Potato Head melihatnya dalam matanya yang hilang di kamar Andy.Permainan lainnya mencoba untuk meninggalkan tempat tersebut tetapi dipenjarakan oleh Lotso dan kaki tangannya, termasuk Buzz yang dalam modus demo- nya.

Woody kemudian kembali ke Sunnyside untuk membantu teman-temannya keluar.Barbie membantu mereka melakukannya dengan menipu Ken ke membiarkan dia keluar dari tempat kurungan.Permainan lainnya secara tidak sengaja mengembalikan Buzz ke modus Spanyol selmasa melarikan diri, setelah dia bergabung ke sisi mereka (percaya mereka tahu di mana pesawat angkasa-Nya) dan terpesona dengan Jessie.Permainan menggunakan gorong sampah untuk mencapai tempat sampah di luar perawatan anak, tetapi Lotso dan kaki tangannya menangkap mereka. Ken melindungi mainan Andy, mengatakan bahwa dia telah jatuh cinta dengan Barbie yang telah mengubahnya, dan oleh itu dia telah melawan Lotso. Woody menjelaskan kepada anak buah Lotso pada masa lalunya, dan ketika Lotso akhirnya pergi terlalu jauh, Big Baby melempar Lotso di tempat sampah tersebut. Lotso menarik Woody ke tempat sampah tepat sebelum truk sampah tiba, memaksa orang lain untuk menyelamatkannya.Di dalam kekacauan ketika sampah jatuh, Buzz menyelamatkan Jessie dari dihancur yang mengakibatkan TV rusak menimpanya, lalu mengembalikan memori aslinya tanpa memori modus yang lain.

Permainan tiba di pabrik sisa di mana mereka ditolak jatuh ke dalam. Permainan menggunakan magnet untuk melarikan diri, tetapi melihat Lotso tersangkut di bawah tas golf berteriak meminta tolong. Woody dan Buzz berhasil menyelamatkannya tepat waktu. Kemudian permainan menemukan bahwa mereka dibawa ke Insinerator (tempat penghapusan). Lotso memperhatikan tombol berhenti darurat dan mendapatkan Woody untuk membantunya menaiki tangga ke arah itu. Tetapi ketika ia mencapai tombol, dia mengkhianati penolongnya dan menolak untuk menolak tombol tersebut dan menyebabkan mereka jatuh ke dalam Insinerator. Mereka bergandengan tangan ketika mereka menyadari ketakutan bila jalan keluar. Tetapi pada menit terakhir, mereka diselamatkan oleh alien meremas permainan. Kemudian, Lotso ditemukan oleh seorang tukang sampah yang mengikat dia ke bagian depan truk.

Permainan kembali ke rumah Andy di sebuah truk sampah dan mempersiapkan diri untuk disimpan di loteng. Woody memutuskan ia dan teman-temannya lebih baik berada di tempat lain. Dia menulis pesan di catatan permainan dan melekatkannya di tempat dengan semua permainan di dalamnya. Setelah membaca pesan tersebut, Andy memuat permainan untuk dikirim ke Bonnie. Dia memperkenalkan setiap permainan dan terkejut menemukan Woody termasuk, pada mulanya Andy keberatan untuk memberinya tetapi memutuskan untuk membiarkan Bonnie memilikinya. Kemudian bersama-sama dengan Bonnie, Andy bermain dengan permainan-nya sekali lagi sebelum ia berangkat ke kolej. Ketika Andy bertolak, Woody dengan sedih mengucapkan selamat tinggal kepada pemilik aslinya saat ia mengatakan "Selamat tinggal, mitra". Dia cepat-cepat ditenangkan oleh Buzz dan kemudian memperkenalkan teman-teman lamanya ke teman-teman barunya.

Saat kredit, kondisi untuk para permainan baru jauh lebih baik. Hal ini menunjukkan bahwa Barbie dan Ken sekarang bertanggung jawab atas Pusat Layanan Sunnyside dan menjadi tempat yang bagus untuk barang permainan. Permainan sekarang bergiliran bermain dengan anak-anak yang lebih muda dari memaksakan permainan tertentu untuk melakukan semua itu.Permainan di rumah Bonnie tetap saling berkomunikasi dengan orang-orang di Sunnyside dengan menyelinap catatan dalam kantong Bonnie.

Source : google/wikipedia