Andy, el dueño de Woody, Buzz Lightyear y el resto de entrañables juguetes, está a punto de marchar de casa e irse a la universidad. La inquietud resulta palpable, pues su destino, siendo Andy todo un mozarrón, es incierto, podría acabar en el desván, en el mejor de los escenarios, o simplemente, en el cubo de la basura. Pero no, tras diversos avatares acaban donados a una guardería, que de entrada promete ser una especie de paraíso, donde nunca faltan los niños; y no importa que crezcan, pues enseguida viene el reemplazo. No sospechan que entre los juguetes del lugar, que les acogen con los brazos abiertos, se oculta un siniestro y traumatizado personaje, que gobierna la guardería con mano de hierro, decidiendo el destino de unos y otros juguetes. Aquello es una especie de prisión, de la que el grupo tratará de escapar.