Andy se ha hecho mayor, ya tiene 17 años y está a punto de partir para la universidad. Ya no tiene edad para juguetes, y los mantiene guardados en un baúl. Pero con su marcha, su habitación debe quedar limpia, así que lo que no tire o se lleve consigo, debe ir al desván. Andy piensa llevarse a Woody y dejar al resto de juguetes (los que todavía le quedan, porque algunos se han perdido por el camino) en el ático, pero un equívoco hace que todos terminen donados a la guardería Sunnyside, un centro al parecer idílico en donde los juguetes siempre tienen gente con la que jugar... pero que en realidad es un infierno dirigido por un tiránico osito de peluche llamado Lotso.