Andy, ya ha crecido, ingresa a la universidad, y sus juguetes, exentandoincluidos woodyBuzz y Woody, se van a guardar en el ático dentro de una bolsa. Pero accidentalmente son tirados de alguna manera y Woody los logra rescatar antes de que se los lleve el camión de basura, pero después la mamá los lleva a la guardería "Sunny Side" donde deben tratar de sobrevivir de descuidados niños de pre-escolar. Woody intenta salvar a sus amigos y hacerlos regresar con Andy antes de que se vaya a la universidad, pero las cosas se complican aún más cuando Buzz se daña durante un intento de fuga. Los juguetes al arreglar a Buzz, provocan que vuelva a creer que es un "Guardián Espacial", para gran incomodidad de los otros juguetes.
