Днём игрушки выполняют самую главную миссию: делать счастливыми своих хозяев, но ночью они живут своей жизнью. Игрушечный ковбой долгое время был любимчиком у своего хозяина - малыша. Но после того, как появился игрушечный космонавт, между соперниками начинается борьба.

Энди уезжает учиться в колледж, а его игрушек отправляют в детский садик, где маленькие дети обращаются с ними небрежно. К компании друзей-игрушек пресоединяются Барби и Кен, их ждут новые приключения и трудные испытания.

Среди игрушек мальчика Энди переполох: пропал ковбой Вуди, а точнее украден! Оказывается, что Вуди часть знаменитой коллекции и довольно редкий экземпляр. Японский музей готов заплатить немалую сумму коллекционеру, который готов предоставить все игрушки из указанной серии. В доме коллекционера Вуди узнаёт о своём прошлом и знакомится с родственником. Однако теперь он должен решить: вернуться ли ему домой и отправится за стекло в известный музей.

Очередная встреча с известными мультипликационными героями, которые на этот раз отправились в путешествие с бабушкой Бонни. Одна из игрушек пропадает без вести и остальные отправляются на её поиски. Героям предстоит распутать таинственную цепочку событий.

Популярный и амбициозный гоночный автомобиль «Молния» Маккуин случайно попадает в захолустный городок Радиатор-Спрингс, где ему придётся провести некоторое время. Здесь он начинает общаться с простыми жителями, которые искренне любят свой городок и которые знают друг друга много лет. Именно в этом маленьком городке Маккуин понимает, что в жизни, кроме славы и призов, есть куда более важные вещи.

Новые приключения давно полюбившихся героев. Теперь у игрушек новая хозяйка Бонни, которая скоро пойдёт в детский сад. Это событие перевернёт спокойное течение жизни Базза, Вуди и их друзей. Впереди ожидают знакомства с новыми игрушками, романтические встречи и невероятные путешествия с погонями.