เมื่อแอนดี้มีอายุได้ 17 ปี เขาก็อยู่ในช่วงเลยวัยที่สนใจกับพวกของเล่นเก่าๆ และต้องเตรียมศึกษาต่อระดับวิทยาลัย เขาตัดสินใจที่จะนำวู้ดดี้ไปกับเขา และนำของเล่นชิ้นอื่นๆใส่ไว้ในถุงขยะโดยมีเจตนาที่จะเก็บของเหล่านี้ไว้ที่ห้องเพดาน แต่แม่ของแอนดี้ก็เข้าใจผิดคิดว่าของเหล่านี้กลายเป็นขยะ เพราะคิดว่าแอนดี้คงไม่ต้องการของเล่นเหล่านี้อีกต่อไป เหล่าของเล่นต่างพบว่านี่เป็นกล่องที่บริจาคถึงซันนี่ไซด์เดย์แคร์ ในขณะที่วู้ดดี้เป็นฝ่ายเห็นสิ่งที่เกิดขึ้นจริง เขาจึงพยายามแก้ความเข้าใจผิดให้กระจ่าง แต่ของเล่นอื่นๆต่างก็ปฏิเสธที่จะรับฟัง เหล่าของเล่นย้ายเข้าสู่ซันนี่ไซด์และได้รับการต้อนรับอย่างอบอุ่นจากเดย์แคร์ทอย ซึ่งนำโดย ลอทส์-โอ'-ฮักกินส์-แบร์ (ลอสโซ่) ในขณะที่วู้ดดี้เป็นฝ่ายพยายามโน้มน้าวใจพวกเขาให้เดินทางกลับไปหาแอนดี้ แต่ดูเหมือนพวกเขาต่างมีความสุขกับการอยู่กับซันนี่ไซด์มากกว่า ทำให้วู้ดดี้ออกไปจากกลุ่มของพวกเขา ต่อมาไม่นานพวกเขาก็ได้รู้ว่า เด็กๆกลุ่มใหม่นั้นไม่เคยปฏิบัติกับของเล่นอย่างอ่อนโยนเลย อีกทั้งยังทรมานของเล่นชิ้นต่างๆด้วยความไร้เดียงสา ซึ่งลอสโซ่เป็นผู้อยู่เบื้องหลังของเรื่องทั้งหมดนี้ เพื่อต้องการที่จะทารุณของเล่นที่เพิ่งเข้ามาใหม่ ขณะเดียวกัน บาร์บี้ของมอลลี่ที่นำมาบริจาคด้วยได้เกิดตกหลุมรักกับเคน ผู้ซึ่งเป็นมือขวาของลอสโซ่ โดยเคนเองก็ตกหลุมรักบาร์บี้ด้วยเช่นกัน ส่วนบัซ ไลท์เยียร์ก็ได้ออกไปขอร้องลอสโซ่ให้มอบของเล่นเหล่านี้ไปอยู่กับเจ้าของเดิม แต่เขากลับถูกจับกุมโดยพวกของเล่นซันนี่ไซด์ และทำการรีเซ็ทบัซใหม่ ให้กลายเป็นผู้พิทักษ์อวกาศตามความต้องการของพวกเขาแทน และสั่งให้ไปจับตัวเหล่าบรรดาของเล่นที่เป็นเพื่อนของบัซไปคุมขังเอาไว้ทั้งหมด แต่นับเป็นโชคดีที่ระหว่างทาง วู้ดดี้ซึ่งกำลังจะเดินทางกลับไปหาแอนดี้ที่บ้านนั้นได้พบกับบอนนี่ หนูน้อยผู้รักของเล่น ผู้ซึ่งมีแต่ของเล่นที่อยู่ในสภาพดี อาทิ เม่นเจ้าบทบาทในชุดเอี๊ยมที่ชื่อ คุณพริกเคิลแพนต์ และตัวตลกที่ชื่อ ชัคเกิ้ลส์ ซึ่งเคยมีเจ้าของคนเดียวกับลอสโซ่ และรู้เรื่องราวอันร้ายกาจของซันนี่ไซด์เดย์แคร์เป็นอย่างดี เมื่อเขาได้เล่าให้วู้ดดี้ฟัง วู้ดดี้จึงรู้ว่าเพื่อนๆของเขากำลังตกอยู่ในอันตราย วู้ดดี้จึงพยายามหาวิธีเข้าไปช่วยเพื่อนๆ และรวมพลังกันวางแผนเพื่อหนีกลับบ้านไปหาแอนดี้ให้ได้