Le film Toy Story 3 s’ouvre sur une séquence d’action dans le Far West, dans laquelle M. et Mme Patate commettent un vol de train jusqu’à Woody semble cesser le crime. Woody est arraché du train par One-Eyed Betty, ne pas être pris par Jessie équitation Bullseye. Ensuite, Bart et Betty sauter des explosifs qui détruisent un pont et font leur fuite dans leur voiture conduite par des étrangers. Woody tente de sauver les orphelins (poupées troll), mais le train tombe du pont avec Woody toujours à l’intérieur. Soudain, tout le train est soulevé dans les airs et sauvé par Buzz. Buzz puis désintégré la voiture de fuite de One-Eyed Bart et Betty avec son laser. Cela conduit à une impasse entre Woody, Buzz et Jessie contre le One-Eyed de et les étrangers, fait plus féroce lorsque la fonction One-Eyed Bart libère Slinky (jouant le chien attaque avec une force Champ Built-In), et Woody réagit en libérant Rex (jouant le dinosaure qui mange Field Force Chiens). Soudain, Mal Dr Porkchop, vole en vue dans son dirigeable et il ramasse le couple Borgne et leurs associés et appuie sur un bouton intitulé « Death By Monkeys ». Une immense armée de singes sont libérés, et ils pullulent et de faire baisser Rex avant de capturer Woody, Buzz, Jessie et et les maintenir enfoncés rapidement. Tout comme One-Eyed Bart est sur le point d’appuyer sur le bouton « mort » de tuer les héros, la séquence se termine et va dans la chambre d’Andy, révélant que ce était tout simplement une imagination d’un enfant. Une série de clips vidéo d’une maison de Andy est ensuite projeté, lui montrant grandir et jouer avec ses jouets à travers les années.
Le film arrive alors dans son cadre actuel, environ 10 ans depuis les événements du film précédent. Andy est maintenant âgé de 17 ans, après avoir obtenu leur diplôme d’études secondaires et est maintenant seulement trois jours loin de la position à l’université. Plusieurs de ses vieux jouets (notamment mentionnés par Woody sont Wheezy, Etch, et Bo Peep) ont été vendus dans le temps que Andy a grandi, et maintenant, simplement Woody, Buzz, Jessie, Bullseye, M. et Mme Patate, Rex, Hamm, Slinky, le Magic 8-Ball, certains étrangers, Sarge et deux autres hommes verts de l’armée restent après avoir passé la majorité de leur temps dans un coffre à jouets. Après une tentative long tir manqué de faire remarquer Andy eux et éventuellement jouer avec eux une dernière fois, les jouets se inquiètent de leur sort … ils pourraient être prises à l’université, donné, stocké dans le grenier ou même jetés. Les jouets sont réticents, mais se engagent à l’idée de Woody d’entre eux étant stocké dans le grenier, si les soldats de l’Armée abandonnent rapidement eux, croire qu’ils vont se jeter dans la poubelle à la place. Andy, toutefois, envisage de prendre Woody au collège avec lui et de mettre les autres dans le grenier, mais après avoir aidé sa sœur Molly (qui est maintenant un pré-ado) avec une boîte de jouets (qui comprend sa poupée Barbie) être donné , il quitte le sac contenant ses jouets dans le couloir et sa mère les prend accidentellement au bord du trottoir, pensant que ce est poubelle.
Woody va à sauver ses amis (en essayant d’avoir Buster aide, mais il ne peut pas en raison du fait qu’il est très vieux), mais il se avère que les jouets sont échappés et se cachent à l’arrière de la voiture Davis, pensant Andy n ‘t veulent plus d’eux. Jessie se retrouve bientôt la boîte de jouets de Molly sera donné à la garderie Sunnyside et convainc qu’ils soient donnés il. Woody les trouve et tente d’expliquer les jouets qu’ils ont été accidentellement jetés, mais avant qu’il puisse terminer l’explication, la mère d’Andy ferme la porte arrière et disques à Sunnyside.
Le gang arrive à Sunnyside tout comme les enfants quittent pour la récréation. Les jouets Sunnyside accueillent les jouets d’Andy à bras ouverts, y compris le chef de la garderie, ‘Bear Lots-o’-Huggin (ou « Lotso »), Big Baby, et une poupée Ken enjôleurs, qui étonnamment n’a jamais rencontré une Barbie poupée avant et tombe instantanément amoureux de Molly qui retourne ses sentiments. Les jouets sont désireux de commencer une nouvelle vie à la garderie, à l’exception de Woody, qui a des soupçons au sujet de la garderie en raison de la Chatter téléphone et pense également que les jouets ne doivent pas tourner le dos à Andy si rapidement.
Les jouets pensent Woody devrait rester avec eux à Sunnyside, mais Woody laisse contrecœur sans les trouver Andy. Il se échappe de Sunnyside l’aide d’un cerf-volant, mais finit par perdre son chapeau et rester coincé dans un arbre. Woody est trouvé et ramené à la maison par une petite fille de la garderie nommée Bonnie Anderson qui le prend pour répondre à ses propres jouets: Trixie les triceratops, M. Pricklepants le hérisson, Dolly, glousse le clown, Buttercup la licorne, et Totoro. Woody passe le reste de la journée étant joué avec par Bonnie, qui prend bien soin de ses jouets et joue à des jeux imaginatifs. Bien que Woody aime être joué à nouveau avec, il est toujours désespérée de continuer sa recherche pour Andy, mais il est arrêté par Chuckles qui explique Woody les dangers de Sunnyside.
Chuckles dit que Woody lui-même, Lotso, et Big Baby ont jadis appartenu à une jeune fille nommée Daisy aimante. Cependant, un jour, au cours d’un voyage en famille à un arrêt de repos, Daisy se est endormi et ses parents a pris sa maison, laissant accidentellement les jouets dans la campagne. Ils ont finalement retournés à la maison de Daisy, seulement pour trouver que les parents de Daisy acheté un nouveau ‘ours en peluche Lots-o’-Huggin pour elle, laissant Lotso sentir trahi et confus. Lotso est devenu extrêmement amer à cela, et dit Chuckles et Big Baby qu’ils avaient tous été remplacés (alors qu’en réalité Lotso avait) et les ont forcés à partir. Les jouets énoncées sur leur propre (par circonscription le camion de Pizza Planet), et ont été frappé au loin sur au Sunnyside où Lotso et Big Baby rapidement augmenté au pouvoir, la transformation de la garderie en prison de jouets, avec Chuckles avant qu’il se est cassé et se est échappé et a été trouvé par Bonnie. Woody se rend vite compte qu’il doit sauver ses amis et de revenir à Andy avant qu’il ne quitte pour l’université.
Pendant ce temps, le reste des jouets sont placés en chambre Caterpillar à la garderie, et nous sommes impatients d’obtenir joué avec. Cependant, alors que les jouets d’Andy se placent à des points autour de la salle où ils vont être facilement remarqué, Buzz se rend compte que les jouets déjà dans la pépinière se cachent. Buzz commence à se inquiéter, et ses craintes se avèrent être bien fondées que la Chambre Caterpillar est soudainement rempli de jeunes bambins qui ne ont aucun sens de bonne conduite et de jouer avec les jouets très grossièrement (avec Buzz utilisé comme Mallett, Jessie utilisé comme un pinceau et les étrangers utilisés par un enfant de rebondir sur, entre autres). Après que les enfants sont rentrés chez eux, les jouets sont laissés sale, plié hors de forme et très découragés. Buzz va parler à propos de Lotso les transférer à la salle papillon avec les plus sensibles, les enfants plus âgés. Cependant, Lotso offre seulement un transfert pour lui-même et donc Buzz, Buzz est incapable d’accepter. Lotso et ses sbires donc recours à la réinitialisation de Buzz dans son caractère espace de ranger illusion original (après avoir révélé qu’ils ont une bibliothèque complète de manuels d’instruction de jouets). Pendant ce temps, Mme Patate, à travers un de ses yeux à la maison de Andy, Andy découvre que recherche activement pour les jouets et n’a pas l’intention de les jeter. Alors qu’ils se préparent à quitter et revenir à Andy, ils sont capturés et emprisonnés par Lotso et sa bande, y compris le Buzz de réinitialisation. Lotso donne alors les jouets chapeau de Woody qui avait été laissé derrière et retourne à sa chambre, laissant Buzz en charge des prisonniers.
Le lendemain matin, les jouets se sentait mal stupide et honteux pour la terrible erreur qu’ils ont fait et ils ne souhaitait maintenant, ils ne avaient pas quitté la maison de Andy en premier lieu. Woody revient à Sunnyside à l’intérieur du sac à dos de Bonnie. Il atteint sournoisement ses amis et leur dit qu’il est désolé pour eux de partir. Ils ont dit qu’ils étaient désolés, ainsi. Ils formulent rapidement un plan d’évacuation avec l’aide de la Chatter téléphone. Cette nuit-là, Woody et Slinky faufiler à travers Sunnyside au bureau principal, où Chatter les a informés qu’un singe cymbale-banging connu sous le nom « The Monkey » surveille le système de sécurité dans l’ensemble de la garderie pour empêcher jouets de se échapper. Un bref combat se ensuit, se terminant avec le singe enveloppé dans du ruban adhésif et enfermée dans un classeur. Slinky signaux aux autres jouets, encore enfermés par Lotso, et tandis que M. tête de pomme de terre fournit une diversion, ils font leur évasion. Au cours de l’évasion, le Buzz de réinitialisation est capturé et retenu par les jouets. Ils tentent de le fixer, mais accidentellement remis lui dans un mode espagnole illusion.
Ils font leur chemin sur le terrain de jeu, et après plusieurs gros appels (pas aidés que Buzz essaie continuellement de charme romantique Jessie), parviennent à atteindre le vide-ordures. Ici, Chatter leur dit, est l’endroit où les jouets cassés sont envoyés, et est le seul moyen de sortir de Sunnyside. Cependant, comme les jouets se préparent à sauter à la liberté, ils sont confrontés à Lotso, qui avait « brisé » Chatter en l’informant du plan d’évacuation, ainsi que plusieurs de ses hommes de main et offre les jouets une place dans sa «famille» sur le condition qu’elles acceptent de rester dans la chambre Caterpillar, mais ils refusent de faire partie de toute la famille qui Lotso exécute. Ken vient sur le côté de Woody et les autres (en raison de son amour de Barbie), racontant les autres jouets qui Lotso transformé Sunnyside d’un refuge pour les jouets dans une prison et se mettre en charge. Lorsque Lotso lui dit qu’aucun enfant n’a jamais vraiment aimé un jouet, Woody aborde le sujet de Daisy et rappelle Lotso qu’elle ne avait pas le jeter dehors, mais a perdu lui, et révèle que Big Baby Lotso était le seul qui a été remplacé . Il jette alors sur une étiquette de nom qui appartenait autrefois Big Baby avec le nom de Daisy sur elle. Big Baby ramasse le médaillon, après avoir été rappelé de son ancien propriétaire et il est clair qu’il se soucie encore à son sujet. Lotso est furieux de cela et arrache le médaillon et l’écrase avec sa canne, puis commence à devenir violent envers Big Baby quand il commence à pleurer. Construit à partir de toute la colère des jouets tentent de se échapper, Lotso raconte les jouets tenaces qu’elles un jouet ne est rien d’ordures en attente d’être jeté dans l’espoir de le faire adopter par leurs têtes une fois pour toutes. Cela rend finalement Big Baby et les autres jouets Sunnyside voir Lotso pour son mal, auto amer et Big Baby ramasse Lotso et le jette dans la benne. Toutefois, lorsque le camion à ordures arrive, Lotso traîne Woody dans la benne avec lui, et le reste des jouets d’Andy refuse de l’abandonner et de sauter aussi dans tout Barbie et Ken sont obligés de rester derrière. Après avoir été jeté dans l’arrière du camion, un petit téléviseur tombe sur Buzz, lui remise à son état normal avec aucun souvenir de ce qui lui est arrivé.
Les jouets se retrouvent à la Tri-County enfouissement, où les étrangers remarquent une grande grue dans la distance, en récitant un de leurs slogans, « La Griffe », et procèdent à se aventurer hors vers elle. Le reste des jouets, quant à lui, sont déversés sur un tapis de position ordures transporteur à long vers un ensemble de broyeurs. Ils parviennent à éviter les broyeurs, y compris Lotso, qui a contribué à la sécurité de Woody et Buzz. La bande transporteuse se déplace ensuite vers le haut, cependant, les envoyant vers l’incinérateur central. Lotso remarque un interrupteur d’arrêt d’urgence en haut d’une échelle, et avec l’aide de Woody et Buzz, parvient à l’atteindre. Cependant, plutôt que de couper la ceinture, Lotso se éloigne et les laisse mourir. Les jouets restants sont déposés dans une grande chambre, où les ordures déchiqueté est en baisse dans un énorme bol vers l’incinérateur central. Les jouets semblent résignés à leur sort, et se donnent la main comme ils acceptent leur mort inévitable. Juste à ce moment, cependant, les étrangers utilisent la griffe de la grue pour les tirer à la sécurité.
Lotso, dans l’intervalle, se retrouve attaché à l’avant d’un autre camion par un éboueur, qui prétend qu’il avait une fois un jouet Lots-o’-Huggin ‘ours quand il était enfant. Décider que le grenier est pas une si mauvaise place pour être envoyé (par rapport à l’endroit où ils ont juste été), les jouets parviennent à revenir à la chambre d’Andy inaperçue (monté sur un 21 ans camion à ordures Sid), où ils emballent eux-mêmes dans une boîte étiquetée «Grenier» et dire au revoir à Woody lui souhaitant un bon temps au collège avec Andy. Cependant Woody décide qu’il ne peut pas permettre à ses amis d’être envoyés au grenier et a une idée, écrit Andy une note suggérant qu’il donne les jouets à Bonnie qui qu’il sait jouer avec et prendre soin d’eux. Andy découvre la boîte, et trouve la note Woody gauche sur le dessus.
Il conduit les jouets à la maison de Bonnie, où il les tire de la boîte et les transmet à son un par un, en expliquant leurs noms, personnalités, et d’autres traits. Enfin, Bonnie regarde dans le fond de la boîte et voit Woody, qui (ayant décidé qu’il ne voulait pas être séparé de ses amis) avait sauté dans la boîte avant de quitter la note et en laissant Andy confus au sujet de la façon dont il avait obtenu en là. Andy prend Woody avant Bonnie peut, mais voit le regard surpris sur son visage ainsi que tous ses autres jouets anciens alignés avec elle. Dans un dernier geste symbolique, il donne Woody à Bonnie, lui disant qu’ils ont vécu beaucoup de choses ensemble et il signifie beaucoup pour lui, alors elle a de bien prendre soin de lui. Bonnie accepte volontiers, et Andy se joint à elle à jouer avec ce que sont maintenant ses jouets une dernière fois. Bientôt, il est temps pour Andy de quitter, et comme il est assis dans sa voiture et se prépare à se éloigner, il regarde en arrière pour voir Bonnie agitant la main de Woody lui. Il sourit, remercie ses jouets pour une belle vie ensemble avant. Lorsque Bonnie va à l’intérieur avec sa mère, les jouets regarder Andy chasser comme ils lui souhaitons tous un dernier adieu avant Woody commence l’introduction de ses amis pour le reste des jouets de Bonnie.
Les crédits de fin montrent que la vie au Sunnyside est maintenant beaucoup plus heureux sous la supervision de Ken et Barbie. Tous les jouets tournent désormais leur temps entre la Chambre Papillon Caterpillar et aussi, et pas un jouet est laissé dans la chambre Caterpillar trop longtemps. Empereur Zurg et l’armée les hommes sont également considérés atterrissage à Sunnyside, et reçoivent un accueil chaleureux des résidents. Ken et Barbie gardent aussi en contact avec les jouets vivants au Bonnie à travers des lettres cachées dans son sac, comme il est démontré que Woody et les autres ont entièrement réglé avec d’autres jouets de Bonnie et sont leur nouvelle vie ensemble. La dernière scène montre Jessie profitant du mode espagnole Buzz comme ils effectuent un paso doble au foin Un Amigo En Mi, la version espagnole de A Whole New World.