Em um dia de bricandeiras de Bonnie após o Natal, a galera se encontra em um território desconhecido ao perceber que os bonecos de ação superdivertidos, na verdade, são malucos. Para que os brinquedos voltem para o quarto de Bonnie, tudo depende de Trixie, a triceratops.

Os brinquedos partem em uma viagem juntamente com Bonnie, mas um evento inesperado faz com que todos parem em um hotel de beira de estrada. Quando um dos brinquedos simplesmente desaparece, Woody, Buzz e toda a turma precisam enfrentar o medo do desconhecido para encontrá-lo.

Quatro piratas somalianos sequestram um navio-cargueiro e mantêm o capitão como refém, gerando um confronto explosivo com a marinha americana.

Os brinquedos acham que Rex é um desmancha-prazeres. Mas quando Bonnie o leva para o banho, ele consegue reverter isso e passa a ser o lendário Festa-Sauro Rex!

Um menino de 9 anos perde seu pai no atentado de 11 de setembro em Nova York. Ele acha uma chave em sua casa e acredita ser uma mensagem de seu pai. Começa assim uma comovente expedição pela cidade para achar a fechadura que se abre com a chave.

O Buzz Lightyear é deixado para trás em uma lanchonete quando uma versão de brinquedo de lanche infantil do Buzz toma seu lugar. Enquanto os brinquedos de Bonnie estão presos com o imitador de Buzz de 6 cm de altura, o verdadeiro Buzz está preso no restaurante em um grupo de apoio para brinquedos descartados. Enquanto Woody e sua turma elaboram uma maneira de resgatar seu amigo, o Buzz tenta escapar da reunião de psicoterapia de brinquedos.

É tempo de férias para Bonnie, que está indo para o Havaí com sua família. Os brinquedos estão animados para uma semana de folga, mas Barbie e Ken entram na mochila de Bonnie, na esperança de ir com ela para o Havaí. Porém, Bonnie deixa sua mochila em casa, para horror de Ken. Barbie revela a Woody que Ken tinha planejado lhe dar o primeiro beijo na praia ao pôr do sol. Woody, Buzz e os outros brinquedos recriam o Havaí para os dois.

Quando Andy se prepara para ir para a faculdade, Woody, Buzz, Jessie e o restante dos leais brinquedos de Andy pensam o que irá acontecer com eles. Mas quando uma confusão faz com que eles sejam levados à creche Sunnyside, eles conhecem um anfitrião de novos brinquedos e logo descobrem que uma nova aventura selvagem está apenas começando!

A série acompanha a jornada de três membros do Corpo de Fuzileiros Navais dos Estados Unidos, desde a primeira batalha contra o Japão, em Guadalcanal, até seu retorno após o grande triunfo que deu fim à Segunda Guerra Mundial.

Um simbologista de Harvard tenta impedir um ataque ao Vaticano planejado por uma sociedade secreta que quer se vingar da Igreja.