Andy, ngày nào còn là một cậu bé nhỏ đáng yêu, đã lớn lên và sắp phải bước vào thế giới mới của đại học. Đống đồ chơi mà cậu từng yêu thương, Woody và Buzz Lightyear, bị đưa vào nhà kho và lãng quên. Trước khi chúng bị đẩy vào góc quên lãng, bố mẹ cậu đã không cố ý vứt chúng xa. Một người dọn rác đã đưa chúng đến Sunnyside, nơi mà tiếng hí họ "Đồ chơi mới!" đã khiến lũ trẻ đổ xô khắp nơi để giành giật những nhân vật như Ken, Barbie và Buzz Lightyear. Trong khi cố gắng vượt qua những khó khăn ở trường học khắc nghiệt, những nhân vật đồ chơi đã dành hết sức mình để trở về bên cậu chủ Andy, nơi mà tình thân vẫn đang chờ đợi. Cuộc phiêu lưu của họ không chỉ đầy thử thách, mà còn đong đầy tình cảm và hy sinh. Cuối cùng, sau bao nhiêu gian nan và khó khăn, họ đã trở về ngôi nhà thân thương và có một kết thúc xúc động khiến cho mọi người không thể kìm nước mắt trước tình yêu và niềm tin đáng quý giữa Andy và những món đồ chơi của mình.