Een trein komt in een moordend tempo voorbij razen door de woestijn. Honderden trollen steken hun kopjes met felgekleurd haar uit de ramen. Woody en Jessie galopperen op hun trouwe ros Bullseye achter de locomotief aan om de slechte versie van Doctor Evil Porckchop te stoppen. Hij wil de trein in een ravijn laten storten. Ineens zitten we in de kamer van de jonge Andy die met zijn speelgoed blijkt te spelen. Toy Story 3 begint als een actiefilm, maar volgt verder de lijn van zijn voorgangers.

Elf jaar na het vervolg op Toy Story komt Disney/Pixar met een derde deel over het speelgoed van Andy. TS3 is een op zichzelf staande film en tegelijkertijd onderdeel van een complete trilogie. Dit komt doordat hetzelfde creatieve team aan het roer staat als bij de eerste twee delen. Regisseur Lee Unkrich was co-regisseur van Toy Story 2. Het script komt van de hand van Unkrich, John Lasseter (regisseur TS en TS2) en Andrew Stanton (Wall-E). De drie delen samen vormen één groot verhaal en ondanks het gebruik van de nieuwste animatietechnieken is het uiterlijk van het speelgoed hetzelfde gebleven. De omzetting naar 3D voegt weinig diepte aan het verhaal toe. Alleen tijdens de actiescènes springt soms een deel van de figuurtjes uit het scherm.

Net als in TS2 rijst in deel drie de vraag wat er met de toys gaat gebeuren wanneer Andy genoeg van ze heeft. Alleen gebeurt het dit keer echt. Het speelgoed wordt in een vuilniszak gestopt om op zolder te verstoffen. De moeder van Andy doneert de zak per ongeluk aan kinderdagverblijf Sunnyside, waar de roze teddybeer Lotso de dienst uitmaakt. Zijn motto: geen eigenaar, geen verdriet. Hij staat erop dat iedereen in Sunnyside blijft en heeft zelfs een gevangenis ingericht om zijn uitspraak kracht bij te zetten. Cowboypop Woody, die in tegenstelling tot zijn vrienden mee mag naar de school buiten Sunnyside, besluit om de rest te redden.

Oud en nieuw
Het verhaal gaat weliswaar verder waar dat van Toy Story 2 eindigt, maar biedt genoeg nieuws om te boeien. Na twee films heb je als kijker een band opgebouwd met Woody, Buzz, Hamm, Rex, Slinky, Jessie en Mr. And Mrs. Potato Head. Je weet bijna van tevoren hoe een stuk speelgoed gaat reageren. Rex is terughoudend en bang, Woody neemt de leiding en Buzz ziet alles van de zonnige kant. De nieuwe cast vormt de drijvende kracht achter de belevenissen van de vaste crew.

Lotso de roze beer die naar aardbeien ruikt (Ned Beatty), egel Meneer Pricklepants (Timothy 'James Bond' Dalton) eenhoorn Buttercup (Jeff Garlin), octopus Stretch (Whoopi Goldberg) en vele anderen zorgen voor grappige en ontroerende momenten. Zo zegt Barbie (Jodi Benson) op hysterische toon tegen Buzz en Woody dat zij en haar eigenaar uit elkaar zijn gegroeid. Barbie is een 'Sex and the City'-vrouw die smelt bij het zien van Kens (Michael Keaton) inloopkast. De bekende poppen toveren een lach op het gezicht wanneer de andere toys Ken verwijfd noemen. Hij is volgens hen het ultieme accessoire van Barbie. Het ontroerende deel van TS3 komt aan het einde. De finale haalt bijna het niveau van de Carl en Ellie-scène uit Disney/Pixar-film Up.