自从11年前玩具们所经历的大冒险后，玩具们安然无恙的度过了好几个年头。转眼间，玩具们的主人安迪（约翰·莫里斯 John Morris 配音）已经成为一个青少年，也即将离家去展开他的大学生涯。伍迪（汤姆·汉克斯 Tom Hanks 配音）与巴斯（蒂姆·艾伦 Tim Allen 配音）以及其他的玩具们也都人心惶惶，深怕这个他们内心最恐惧被丢弃的一天即将来临。

这一天，安迪的妈妈来到安迪的房间，询问他将如何处置这些伴他渡过童年的玩具们，并且要求安迪在离家前要把这些东西处理好，如果没有将要留下的玩具放置阁楼收藏，她就会把这些玩具处理掉。安迪在妈妈的逼迫下，再次打开他的玩具箱，童年回忆涌上心头，他根本舍不得将任何一件玩具丢掉，所以将所有的玩具都放入大黑袋子中，准备将它们放置阁楼，但正要将袋子放入阁楼的同时，安迪被妹妹呼唤去帮忙，就在阴错阳差之下，妈妈误以为黑袋子里的玩具是要丢弃，所以就将玩具们全数捐给阳光托儿所。

玩具们来到阳光托儿所原本以为来到了天堂，托儿所里有非常好的规划还有更多玩具的新朋友，而且玩具们也都兴奋的期待能够再与小主人一同玩乐。殊不知托儿所的小朋友一抵达教室的时候才是噩梦的开始，被拉扯、被吞食、被支解几乎是天天上演的戏码。另外托儿所还有黑暗的地下组织，玩具“大熊”控制着幼儿园玩具们的命运，玩具们人人自危，毫无人身自由,人人自危。

同时安迪发现珍藏的玩具被不心丢弃了，正心急如焚的寻找，玩具们得知小主人安迪在寻找他们，于是胡迪决定要带领玩具们离开幼儿园，回到安弟的身边。他们万众一心，开始酝酿一个伟大的逃跑计划，当然，他们将面临的是一次惊险无比的大冒险！

本片在视听效果上全面追赶潮流，大规模投放3D版本。此外，本片还成为了杜比7.1版本音响系统第一部应用的影片。

《玩具总动员3》的拍摄可谓一波三折，自《玩具总动员2》之后，经历了迪士尼与皮克斯的续约问题，期间一度传出迪士尼要自行制作《玩具总动员3》，后来在 2006年合约问题解决后，皮克斯正式纳入迪士尼，正式的《玩具总动员3》开拍计划终于在2007年初敲定。

  十年前，《玩具总动员》掀起了皮克斯历久不衰的动画龙头地位，2010年的《玩具总动员3》更是证明了从上个世纪开始便领导众人的3D动画片厂直到今天仍独领风骚，皮克斯用行动告诉世人：只有皮克斯才能超越自己！

  《玩具总动员3》更难能可贵地为三部曲形式的电影示范了绝佳格局，不再只是为了捞钱而写出乱七八糟的剧本，而是献给当年拥抱玩具梦的人们一个甜美泪水的句点。故事里的小主人安弟随着时间长大，成为了一个即将进入大学的青少年，仿佛跟着玩具总动员的影迷们一起成长。导演李•昂克里奇感性地说，第三集加入了制作团队生活上的感触，传达出他们对如何拥抱生命中的改变的思考，例如玩具们面对小主人长大的改变，更要克服害怕被丢弃的恐惧；小安弟要面对成长的改变；而安弟的妈妈更要面对自己的宝贝离开自己的怀抱。

  《玩具总动员3》有着兼顾老影迷及新意的流畅剧本，令人动容的是这些角色的个性拟人化，真实到胡迪和巴斯们仿佛已经成为陪伴大家十多年的朋友。主人翁安弟对于童年陪伴他嘻笑玩乐的玩具们的心情印记，换个角度来看，其实是观众们对童年的投射与回忆。这一切都是生活中都会碰到的真实情况，但皮克斯再度用了轻松的幽默，让影迷们接收到这个讯息。

  《玩具总动员3》是由《玩具总动员2》与《海底总动员》的李•昂克里奇导演执导，英文版的配音明星全数回笼，再次找来天王巨星汤姆•汉克斯、蒂姆•艾伦领衔担纲为胡迪与巴斯光年配音。除了原有的要角之外，又加入了更多有趣的新角色，目前在网路上高点阅率的人气王角色就是肯尼，在肯尼幕后直辑的影片中，带领大家参观他的梦幻之屋，并强调自己的男性气概，是男人的楷模。但却在访问者问了他对被认为只是芭比的附属品的看法而失去风度，大摔麦克风，相当搞笑。男子气概无敌的肯尼在片中总共换了21套衣服，比《欲望都市》的凯莉有过之而无不及。 而观众朋友更要睁大眼睛细细瞧，宫崎骏的经典角色“龙猫”也进军好莱坞，在影片中穿插一脚，不过由于龙猫是来自日本，英文不是他的母语，所以只能以表情取胜。

  本片同样是迪士尼/皮克斯的原有模式制作，而且第三集也同时推出“3D立体电影版”上映，在本片上映之前《玩具总动员》和《玩具总动员2》也都推出“3D立体电影版本”重返大银幕。