Dans quelques jours, Andy doit quitter sa famille pour se rendre à l'université. Pendant qu'il range toutes ses affaires, il doit faire le choix douloureux de garder ou de laisser ses jouets d'enfants. A la suite d'une méprise, Buzz, Woody, Jessie et tous leurs amis atterissent dans une garderie d'enfant. Alors que leur nouvelle situation semble idéale à leur yeux, ils se rendent finalement compte que tout n'est pas aussi rose qu'ils l'espéraient. La garderie devient vite un endroit cauchemardesque où tout espoir d'en réchapper semble incertain.