וודי (טום הנקס) ובאז לייטייר הם צעצועים שמלווים את אנדי לאורך ילדותו, אך כשהוא מתבגר ומתכונן ללכת ללמוד במכללה, הם מוצאים את עצמם במצב בלתי צפוי. במקום להישאר בביתו של אנדי, הם נזרקים בטעות למעון יום לילדים, מקום שבו צעצועים מתמודדים עם אתגרים חדשים ומורכבים. המעון, שנראה בתחילה כמקום בטוח, מתגלה ככלא של ממש לצעצועים, שבו הם חייבים ללמוד להסתדר עם צעצועים אחרים, חלקם בעלי אופי שונה מאוד, כמו לוטסו, דובי גדול ומאיים שמנהל את המקום ביד רמה.
וודי, שמוביל את הקבוצה, מתמודד עם תחושת אובדן ועם הרצון לשמור על הקשר עם אנדי, בעוד באז ושאר הצעצועים מנסים למצוא דרך לברוח מהמעון ולחזור לביתם. במהלך המסע הם מגלים חברות אמיצה, נאמנות וחשיבות של להיות יחד מול הקשיים. הם מתמודדים עם סכנות רבות, משחקים עם הזמן ועם האמון ביניהם, כשהם מנסים לא רק לשרוד אלא גם לשמור על הזיכרונות והקשר האנושי שמייצג אנדי. הסרט ממשיך את סיפורם של וודי (טום הנקס) ובאז לייטייר, ומעמיק בנושאים של גדילה, שינוי ופרידה. הוא מציג את המעבר הלא פשוט מילדות לבגרות דרך עיניהם של צעצועים שמנסים לשמור על מקומם בעולם המשתנה סביבם. הצעצועים מבינים שצריך להסתגל למציאות החדשה, אך גם לשמור על האמונה בעצמם ובחבריהם. המאבק שלהם על החופש ועל המשמעות של בית הופך למרכז העלילה, כשהם לומדים שמה שחשוב באמת הוא לא המקום, אלא האנשים והקשרים שמלווים אותם לאורך הדרך.
