Woody, Buzz, dan mainan Andy lainnya lama tidak dimainkan. Dengan Andy pergi ke kampus, mereka menemukan bahwa mereka tidak sengaja tertinggal di penitipan anak yang kejam. Para mainan harus bersatu untuk melarikan diri dan kembali ke Andy.

Saat gadis belia ini menyusup ke kapal sang pemburu monster laut legendaris, keduanya melakukan perjalanan epik ke perairan yang belum terjamah dan memulai sejarah baru.