該遊戲是一款 3D 遊戲，它將玩具放置在一個滿是未馴服的小孩的房間裡，他們迫不及待地想把粘糊糊的小手指放在這些“新”玩具上。這是一場混亂，因為他們試圖待在一起，確保“沒有玩具被遺忘”。在故事模式中投入全新的英雄冒險，或在令人興奮的玩具盒模式開放世界中盡情發揮您的想像力！快來玩到無限……甚至更遠！
這一切都始於安迪即將上大學。安迪已經多年沒有玩這些玩具了，所以他們計劃讓安迪最後一次玩。但他們失敗了，所以玩具藏在一個箱子裡，去托兒所，儘管伍迪不情願。他們受到名為 Lotso 的草莓香味泰迪熊的熱烈歡迎，他們舉辦了“歡迎新玩具”嘉年華會。雖然伍迪玩得很開心，但他仍然認為他應該和安迪在一起，並試圖逃離森尼賽德，但最終被邦妮發現他在地上帶回家。與此同時，托兒所的其他玩具說桑尼賽德對每個人來說都“不陽光明媚”。原來，Sunnyside 在被原主人取代後，被 Lotso 變成了一座玩具監獄。

這些玩具被鎖在籠子裡，由安全玩具卡車和直升機看守，而 Buzz 被 Lotso 重新編程，現在認為他的朋友們是“Zurg 的爪牙”並守衛著他們的籠子。伍迪發現了這件事並趕到森尼賽德去拯救他的朋友們。在釋放他的朋友後，他們設法讓 Buzz 恢復正常，然後他們滑下垃圾槽逃脫並降落在一些垃圾箱上。在他們逃脫之前，他們掉進了一輛垃圾車，最後被扔進了垃圾場。更糟糕的是，他們被推到一條傳送帶上，傳送帶上有幾台巨大的碎紙機，伍迪、巴茲和傑西與其他人分開了。拯救自己後，他們去拯救其他玩具，他們也正前往碎紙機。他們齊心協力，卡住了碎紙機，它爆炸了，救了其他玩具。這些玩具回到了家，並由安迪託付給了邦妮。
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