Бонни, как когда-то Энди, взрослеет. Её интерес к игрушкам ослабевает, и в комнате воцаряется тихая грусть. Вуди, ставший мудрым лидером, чувствует тревогу за будущее своей семьи.
Ситуация обостряется, когда родители Бонни предлагают ей передать часть игрушек в местный детский приют. Среди игрушек возникает раскол. Базз Лайтер, оптимист до мозга костей, верит, что это их шанс снова быть нужными и дарить радость новым детям. Но Вуди, помнящий скитания и подвалы из прошлого, боится. Он не верит в удачу и опасается, что их могут просто выбросить.
Чтобы принять решение, Вуди с небольшой разведкой — Джесси, Рексом и Картошкой — тайно отправляется в приют. Там они обнаруживают, что место — не рай. Им заправляет старая фарфоровая кукла по имени Эмма. С виду она идеальна и вежлива, но на самом деле она диктатор. Эмма считает, что только безупречные, новые игрушки достойны детей. Старые или чуть поношенные игрушки она объявляет «браком» и отправляет в мрачный подвал, откуда те уже не возвращаются.
Становится ясно, что это ловушка. Вуди и его команде нужно не просто спасать своих друзей, которых уже привезли в приют, но и разрушить систему Эммы. Им помогают неожиданные союзники: забытая всеми, но добрая плюшевая сова Мэгги и маленький, но умный робот-игрушка Квентин, который знает все тайные ходы в здании.
Им предстоит гонка против времени, полная опасных приключений по закоулкам огромного приюта. Вуди придётся сделать сложный выбор: продолжать цепляться за прошлое с Бонни или, наконец, довериться судьбе и дать своим друзьям шанс на новую жизнь, предварительно победив настоящего врага — страх быть забытым и заменённым.
