Ковбой Вуди и остальные игрушки Энди продолжают наслаждаться простыми радостями повседневной жизни, пока неожиданный поворот судьбы не переворачивает их мир. Без предупреждения коварный коллекционер похищает Вуди, и вскрывается жестокая правдивая реальность — эта игрушка считается одной из самых ценных находок в мире кукол и запасников, за которую готовы расплатиться серьёзные люди, в том числе представители японского музея. Оказавшись в доме нового владельца, Вуди встречает дальних родственников, о существовании которых он даже не подозревал. В это время Базз Лайтер и другие товарищи отправляются на рискованное спасение, не щадя сил и пределов собственного отваги. Вдали от друзей герой начинает сталкиваться с воспоминаниями о своём прошлом, узнаёт, как и почему он стал знаменитым, и задаётся вопросом о своей истинной роли. Стоит ли ему оставаться ярким экспонатом на витрине или вернуться к своему любимому Энди и продолжать жить в его мире игр? Так начинается их путь к самопознанию и настоящей дружбе.
На 24-й минуте фильма, когда Свинья-Копилка быстро переключает каналы телевизора, можно заметить кадры короткометражных мультфильмов студии Pixar, среди которых « Люксо младший » (1986), « Звезда цирка » (1987), « Оловянная игрушка » (1988), « Безделушка » (1989).
Сцена, в которой Рекс гонится за автомобилем в магазине игрушек, — это отсылка на фильм « Парк Юрского периода » (1993).
Игрушечный мастер Джерри, который чинил Вуди, это герой короткометражки « Игра Джери » (1997) от студии Pixar.
В каждом фильме Pixar появляется номер A113, он соответствует номеру классной комнаты, в которой учились Джон Лассетер, Брэд Бёрд, Пит Доктер и Эндрю Стэнтон в школе CalArts. В фильме « История игрушек 2 » (1999) номер А113 можно встретить несколько раз: это номер водительских прав мамы Энди, а так же номер рейса компании LassetAir, название которой отсылает зрителей к имени режиссера Джона Лассетера.
Среди игрушек Энди одна из фигурок стилизована под Кайла Брофловски, одного из главных героев мультсериала « Южный Парк » (1997).