物語は、ボニーの一家が祖母の家へ車で向かう途中に車のタイヤがパンクし、人里離れた不気味なモーテル「スリープ・ウェル（Sleep Well）」で一夜を明かすところから幕を開けます。トランクの中でホラー映画のビデオを見ていたおもちゃたち。雷鳴が轟く嵐の夜、見知らぬ部屋のベッド下を探検し始めたミスター・ポテトヘッドが、正体不明の「何か」に引きずり込まれるようにして姿を消してしまいます。
ウッディ、バズ・ライトイヤー、ジェシー、レックス、トリクシー、ミスター・プリックルパンツらは捜索を開始しますが、一人また一人と闇の中へ連れ去られていきます。影から伸びる巨大な舌、床に残されたポテトヘッドの腕、天井の通気口へ消えていく仲間たち――画面に立ち込める緊張感は、完全に一級のモンスターパニック映画そのものです。
ついに一人取り残されてしまったジェシーがモーテルの事務所で目撃した事件の真相は、超常現象などではなく、極めて人間臭く醜悪な犯罪でした。モーテルの強欲な支配人ロンが、自らの飼っているイグアナ「ミスター・ジョーンズ」を訓練し、宿泊客の荷物からおもちゃを盗み出させては、事務所のパソコンからネットオークションに出品して高額転売を繰り返していたのです。
事務所のガラスケースに囚われていたウッディたちは、すでに世界中のコレクターへと入札されていました。ウッディにはなんと2,000ドルもの高値がつき、落札者への発送準備として、ジェシーの目の前で段ボール箱へテープで頑丈に密閉されてしまいます。仲間を救う唯一の希望となったジェシーですが、彼女の前には最大の試練が立ちはだかります。それは、過去に段ボール箱へ閉じ込められて置き去りにされた「エミリーとの記憶」から来る、激しい閉所恐怖症のフラッシュバックでした。
恐怖で過呼吸になり、その場から動けなくなるジェシーを奮い立たせたのが、同じくケースに捕らわれていたタフなミリタリーフィギュアコンバット・カールの言葉でした。「コンバット・カールは諦めない、コンバット・カールは道を見つける！」――三人称で自分を鼓舞し続ける彼の叱咤激励を受け、ジェシーは自らウッディが入れられた箱の隙間へと飛び込みます。暗闇への恐怖を気迫でねじ伏せ、内側から箱のテープを突き破ってウッディの救出に成功したのです。
クライマックスでは、ジェシーの機転によって事務所のカーテンが開け放たれ、翌朝チェックアウトしようとしていたボニーと母親の目に、デスクの上に放置されたウッディたちの姿が飛び込みます。我が子の宝物を見つけた母親はロンを激しく追及。悪事が完全に露見したロンは警察に通報され、証拠隠滅のためにパトカーを奪って逃走を試みるもあえなく自爆逮捕されるという痛快な結末を迎えました。仲間を救い出したジェシーは、自らのトラウマを完全に克服し、晴れやかな表情でボニーの胸へと戻っていくのです。
