在《玩具总动员3》中，安迪已经长大成人，正准备离家前往大学，展开新的生活。安迪舍不得巴斯光年和胡迪这些陪伴他十几年的玩具，想把玩具们存入自家阁楼，但安迪的妈妈错把玩具们当垃圾扔掉，玩具们以为安迪不要他们了，阴差阳错之下，妈妈把玩具们送到了一个全是无法无天的孩子们的幼儿园，这些孩子们迫不及待地将他们的小脏手伸向这些新来的玩具们。他们要面临的将是一次惊险无比的大冒险……