Les créateurs des très populaires films Toy Story ouvrent à nouveau le coffre à jouets et invitent les spectateurs à retrouver le monde délicieusement magique de Woody et Buzz au moment où Andy s'apprête à partir pour l'université. Délaissée, la plus célèbre bande de jouets se retrouve... à la crèche ! Les bambins déchaînés et leurs petits doigts capables de tout arracher sont une vraie menace...

Woody a toujours privilégié la joie et le bien-être de ses jeunes propriétaires – Andy puis Bonnie – et de ses compagnons, n’hésitant pas à prendre tous les risques pour eux, aussi inconsidérés soient-ils. L’arrivée de Fourchette un nouveau jouet qui ne veut pas en être un dans la chambre de Bonnie met toute la petite bande en émoi. C’est le début d’une grande aventure et d’un extraordinaire...

Quand le jeune Andy quitte sa chambre, ses jouets se mettent à mener leur propre vie sous la houlette de son pantin préféré, Woody le cow-boy. Andy ignore également que chaque anniversaire est une source d'angoisse pour ses jouets qui paniquent à l'idée d'être supplantés par un nouveau venu. Ce qui arrive quand Buzz l'éclair est offert à Andy. Cet intrépide aventurier de l'espace, venu d'une...

Woody, le cow-boy à la démarche déhanchée, reste le jouet préféré d'Andy, même si aujourd'hui Buzz partage cette amitié. Toujours chef de bande, Woody protège et rassure tous les jouets de la chambre. Kidnappé par un collectionneur sans scrupules, Woody va découvrir qu'il fut jadis une vraie star. Après maintes péripéties, il va être confronté à la décision la plus importante de sa vie: rentrer...