​想像力豊かで内気な少女・ボニーの成長を、そばで見守ってきたカウガール人形のジェシー。しかし、タブレット〈リリーパッド〉の登場で日常は大きく変わる。「みんなの時間がタブレットに支配されている」─他の子どもと同じように画面に夢中になり、このままでは遊びの中で輝いていたボニーの笑顔が失われていく…その一大事にジェシーは、ウッディに助けを求める。再びタッグを組んだウッディとバズと共に、ジェシーはボニーの心を取り戻すため立ち上がるが…。旅の途中で “ハイテクおもちゃ”のスマーティー・パンツたちと出会い、思いがけない協力によって物語は新たな方向へ──。