Buzz Lightyear adlı yeni çıkan oyuncak, Andy'e hediye edilir. Oyuncağı çok seven Andy, eski gözdesi Şerif Woody'e olan ilgisini yitirir. Bir gün Buzz yanlışlıkla pencereden aşağı uçunca, herkes Woody'nin onu öldürdüğüne inanır. Woody, kendisini kurtarabilmek için Buzz'ın arkasından giderek onu geri getirmeye karar verir. Fakat ikiliyi dış dünyada büyük tehlikelerle dolu maceralar beklemektedir.
Andy'nin tatil için bir kovboy kampına gitmesi sonucu oyuncakları kendi başına kalırlar. Bu sırada paradan başka bir şey düşünmeyen Al McWhiggin adlı kolleksiyoncu, Woody'yi kaçırır. Kaçırılan Woody geçmişine ilişkin bazı gerçeklerle yüzyüze gelerek eski ve yeni arkadaşları arasında bir seçim yapmak zorunda kalır.
Çok sevilen “Oyuncak Hikayesi” filmlerinin yaratıcıları, yeniden oyuncak kutusunu açıp Oyuncak Hikayesi 3 ile sinemaseverleri Woody, Buzz ve oyuncak karakterlerden oluşan sevimliğ çetenin dünyasına davet ediyor. Serinin üçüncü bölümünde Andy, üniversiteye gitmeye hazırlanmaktadır, sandık oyuncakları ise belirsiz gelecekleri yüzünden endişe içinde kalır.
Bir geri dönüşüm projesi ile yaratılan Forky, oyuncak olduğunu asla kabul etmez. Tek kullanımlık bir kaşıktan yapılma bir oyuncak olsa da o oyuncak olmadığı konusunda ısrarcıdır. Kendisini Bonnie’nin odasına ait hissetmeyen Forky, dünyadaki amacının ne olduğunu düşünmeye başlar. Kendisini oyuncaklardan biri olarak görmediği için Bonnie’nin yanında kalmak zorunda hissetmeyen Forky, dünyadaki amacını kaşık olarak yerine getirmeye karar verir. Ancak onun oyuncak olarak üstesinden gelmesi gereken bambaşka bir görevi vardır.
Işıkyılı, son model bir oyuncak olan Buzz-lightyear’ın hikayesini konu ediyor.
Bonnie yarıyıl tatiline çıkıp Barbie'yle Ken'i geride bırakınca diğer oyuncaklar bir araya gelerek onlara mükemmel bir Hawaii kaçamağı ayarlarlar.
Noel sonrası bir oyun tarihi ve oyuncaklar, korkunç ve agresif yeni dinozor oyuncaklarına karşı çıkmak zorundalar. Kısa metraj animasyon...
Zavallı Rex, bütün oyuncaklar onu oyunbozan gibi görmektedir. Fakat Bonnie onu banyo vaktine getirince, şatafatlı bir Köpük Banyosu cümbüşü yaparak popülerliğini sıfırdan yüze çıkarır! Eziklik günlerini geride bırakarak jakuzinin kralı olan, efsanevi Partizor Rex'in ta kendisidir.
Buzz Işıkyılı'nın çocuk menüsü oyuncağı versiyonu onun yerini alınca, Buzz bir fast food restoranında bırakılır. Bonnie'nin oyuncakları Buzz'ın sinir bozucu 10 cm'lik taklidiyle baş etmek zorunda kalırken, gerçek Buzz restoranda, atılmış oyuncaklara ait bir terapi grubunda hapis kalmıştır. Woody ve tayfası arkadaşlarını kurtarmak için planlar yaparken, Buzz da oyuncak psikoterapisinden kaçmaya çalışır.
Oyuncaklar yolculuk esnasında, beklenmedik bir hadise ile yol kenarındaki bir motele süreklenirler. İçlerinden bir tanesi kaybolduğunda diğerleri de onu bulmaya çalışırken bu gizemin içinde kaybolurlar. Aynı kaderi paylaşmadan önce bu korkunç olayı çözüme kavuşturmaları gerekmektedir.
