Cuando un nuevo juguete llamado «Forky» se une a Woody y a la pandilla, un viaje por carretera junto a viejos y nuevos amigos revela lo grande que puede ser el mundo para un juguete.

Un muñeco vaquero se siente profundamente amenazado y celoso cuando una nueva figura del hombre del espacio lo suplanta como juguete principal en el cuarto de un niño.

Cuando Woody es robado por un coleccionista de juguetes, Buzz y sus amigos emprenden una misión de rescate para salvar a Woody antes de que se convierta en una propiedad de un museo de juguetes con su pandilla de redadas Jessie, el oloroso Pete y Tiro al blanco.

Los juguetes son entregados por error a una guardería en lugar del ático justo antes de que Andy se vaya a la universidad, y depende de Woody convencer a los otros juguetes de que no fueron abandonados y volver a casa.

Scott Calvin es el padre divorciado de Charlie. La relación entre ellos se ha vuelto insoportable, pero en Nochebuena Santa Claus muere al caer del techo de su casa. Con la ayuda de Charlie, Scott será capaz de reemplazarle temporalmente.