O filme, realizado por Lee Unkrich e que será exibido em 3D, é o terceiro de uma série que está ligada à própria história da Pixar, já que "Toy Story" foi a primeira longa-metragem de animação saída dos estúdios norte-americanos.

Neste derradeiro capítulo, fala-se de mudanças, daquelas que podem alterar para sempre o rumo da vida de alguém, neste caso de um grupo de brinquedos que acompanhou o crescimento de um rapaz, Andy.

O vaqueiro Woody, o aventureiro espacial Buzz, o senhor e a senhora Cabeça de Batata ou o dinossauro Rex enfrentam em "Toy Story 3" a hipótese de serem dispensados das brincadeiras numa altura em que Andy se prepara para ir para a faculdade.

Uma série de mal-entendidos faz com que os brinquedos sejam enviados para um jardim-de-infância, onde terão a vida transformada num inferno por culpa de um gangue de brinquedos malfeitores.

Sendo um filme para crianças, tudo está bem quando acaba bem e o destino final destes bonecos que não envelhecem será a companhia de uma pequena anfitriã, que lhes dará as boas-vindas para novas brincadeiras.