這款遊戲是 3D 遊戲，將玩具放在一個滿是未馴服的小孩的房間裡，他們迫不及待地想用粘糊糊的小手指接觸這些“新”玩具。他們試圖呆在一起，確保“沒有一個玩具被落下”，這真是一片混亂。在故事模式中投入所有新的英雄冒險，或者在玩具盒模式的令人興奮的新開放世界中發揮您的想像力！快來玩到無限……甚至超越！
這一切都始於安迪即將上大學時。安迪已經很多年沒有玩過這些玩具了，所以他們計劃讓安迪最後一次玩它們。但他們失敗了，所以玩具藏在一個盒子裡，送往托兒所，儘管伍迪很不情願。他們來到桑尼賽德，受到一隻名叫洛索（Lotso）的草莓香味泰迪熊的熱烈歡迎，並舉辦了一場“新玩具歡迎”嘉年華。雖然伍迪玩得很開心，但他仍然認為自己應該和安迪在一起，並試圖逃離桑尼賽德，但最終被邦妮帶回家，邦妮在地上發現了他。與此同時，日託中心的其他玩具對每個人來說“陽光燦爛”。原來，桑尼賽德被原來的主人取代後，被洛索變成了玩具監獄。
這些玩具被鎖在籠子裡，並由安全玩具卡車和直升機看守，而巴茲則被洛索重新編程，現在認為他的朋友們是“祖格的爪牙”並看守他們的籠子。伍迪發現此事後趕往森尼賽德營救他的朋友們。釋放他的朋友後，他們設法讓巴茲恢復正常，然後他們從垃圾槽滑下逃脫，落在一些垃圾箱上。在他們逃跑之前，他們掉進了一輛垃圾車，最後被扔進了垃圾場。更糟糕的是，他們被推到傳送帶上，送往幾台巨型碎紙機，伍迪、巴茲和傑西與其他人分開了。在拯救了自己之後，他們又去拯救其他玩具，而這些玩具也正前往粉碎機。他們齊心協力，卡住了碎紙機，碎紙機爆炸，拯救了其他玩具。玩具們回到家並由安迪委託給邦妮。
戰鬥競爭並成為最佳熱門玩具故事。
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