Andy se prépare à entrer à l'université et Woody, Buzz, Jessie et les autres fidèles jouets d'Andy se demandent ce qu'ils vont devenir. Mais, suite à une méprise, les voilà envoyés à la garderie Sunnyside où ils font la connaissance de toute une série de nouveaux jouets. Ils découvrent bientôt qu'une nouvelle aventure pleine de peps est sur le point de démarrer.