داستان فیلم پس از اتفاقات قسمت‌های قبلی روایت می‌شود؛ جایی که وودی، باز لایت‌یر، جسی و سایر اسباب‌بازی‌ها با چالشی کاملاً جدید روبه‌رو می‌شوند. ورود فناوری‌های مدرن و ابزارهای الکترونیکی به زندگی کودکان، جایگاه اسباب‌بازی‌های سنتی را تهدید می‌کند. در این میان یک وسیله هوشمند جدید به نام «لیلی پد» توجه کودکان را به خود جلب می‌کند و اسباب‌بازی‌ها باید برای اثبات ارزش دوستی، تخیل و بازی‌های واقعی تلاش کنند. فیلم با نگاهی احساسی و در عین حال سرگرم‌کننده، به تقابل دنیای دیجیتال و بازی‌های کلاسیک می‌پردازد.