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.

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.

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.

Звезда гонок Молния МакКуин и его друг Мэтр отправляются в международное путешествие на Мировой Гран-При. Однако путешествие становится не таким гладким, как предполагалось в начале, когда Мэтр оказывается втянут в международных шпионаж.

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.