Andy entre à l'université à 17 ans, et cela fait des années qu'il n'a pas touché à ses jouets, dont le groupe a été très réduit à cause de dons durant son adolescence. Même les soldats verts, les trois restants, s'enfuient, pensant que leur devoir d'égayer Andy a été accompli. Il les range dans un sachet poubelle sauf Woody qu'il veut emmener à l'université. Il s'apprête à les ranger, mais Molly fait tomber un jouet parmi d'autres destinés à Sunnyside, une garderie. Il l'aide, mais l'échelle du plafond se replie et la mère tombe sur le sachet. Elle l'emmène près des poubelles, et les jouets s'en vont à temps, mais Woody qui les a retrouvés après avoir voulu les sauver les voit entrer dans la voiture de la mère qui veut emmener des jouets à la garderie. Il tente de les convaincre de sortir de là, mais le coffre est refermé. Woody est persuadé que ses amis le supplieront de rentrer une fois entrés. Ils arrivent dans la garderie en question, et la boite est placée dans la salle à jouets. Ils sortent accidentellement du carton, et les jouets déjà là les accueillent chaleureusement. Chacun se présente à tous, et là, un ours en peluche rose appelé Lotso arrive. Il explique que, dans cet endroit, ils ne seront jamais délaissés. Les enfants, lorsqu'ils grandissent, amènent d'autres enfants et ainsi de suite. Puis, il appelle Ken, qui présente la salle. Il fait le tour du coin, et c'est à la fin qu'ils voient leur pièce à eux : la salle des chenilles (la salle de Lotso et des autres étant celle des papillons). Ken et Barbie, un des ex-jouets de Molly, se déclarent leurs sentiments et seule Barbie échappe à la destinée terrifiante qui les attend. En effet, Ken l'emmène avec lui. Lotso et son assistant Big Baby laissent les jouets dans la salle. Woody avoue que c'est un endroit magnifique. Il décide cependant de partir, laissant même Pile-Poil qui voulait l'accompagner. Il sort par la porte, passe par les toilettes et monte sur le toit, avant de trouver un cerf-volant auquel il s'accroche. Il s'envole, mais le vent joue contre lui, l'amenant dans un arbre, où Bonnie, une petite fille, le trouve. Il a perdu son chapeau sur l'herbe en dessous de l'arbre, et c'est sans lui qu'il est emmené.
Dans la chambre d'Andy, ses jouets se mettent à vivre leur propre vie dès qu'il sort de la pièce. Le jour de son anniversaire, quelques jours avant le déménagement de sa famille, c'est la panique puisque chacun craint d'être remplacé par un jouet neuf. Woody le cow-boy est le jouet préféré du jeune garçon et n'appréhende donc pas tellement cette fête. Mais Andy reçoit une figurine articulée d'astronaute, Buzz l'Éclair. Très vite, il s'avère que Woody a « perdu sa place » de jouet préféré, au profit de Buzz. Il essaie toutefois d'accueillir Buzz dans le groupe des jouets d'Andy, mais l'astronaute ne sait pas qu'il est un jouet. Il pense aussi qu'il peut voler, ce que Woody conteste. Après une « démonstration » devant les jouets, ceux-ci l'applaudissent, à l'exception de Woody, qui « n'appelle pas ça voler » mais plutôt « tomber avec panache ».
Momentanément mis au placard, Woody le cow-boy est kidnappé par un collectionneur avide de la série Western Woody, dont il fait figure de héros en compagnie de Jessie l'écuyère, du cheval Pile-Poil et du chercheur d'or Papi Pépite. Woody se rend compte de sa popularité et se voit proposer une place dans un musée, évitant ainsi le risque d'être un jour délaissé par Andy. Ses amis, eux, traversent toute la ville pour le ramener chez leur propriétaire.
Un village de Toscane vers la fin du XIXe siècle. Employés du forain et marionnettiste Mangiafuoco, « Le Chat » et « Le Renard », distribuent des affichettes pour le spectacle. Ce qui donne l'idée au pauvre menuisier Geppetto de se fabriquer une marionnette. Bien qu'avare, son voisin Cerise lui donne une bûche dont il cherchait à se débarrasser. Sa marionnette achevée, Geppetto la baptise Pinocchio. Mais celle-ci se met à bouger et à parler. La nuit suivante, une fée transforme la marionnette en petit garçon de chair et de sang, qu'elle menace de ramener à l'état de pantin à chaque faute qu'il commettra. Ce qui n'empêche pas Pinocchio de voler, peu après, un fromage à un pêcheur.
Emmet, une personne ordinaire vivant à Bricksburg, est pris par erreur pour le « Spécial » (ou l'« Élu »), c'est-à-dire celui qui peut sauver l'univers face à Lord Business, un tyran maléfique qui se cache sous l'identité du Président Business et qui veut détruire l'univers Lego avec le « Kragle », une machine permettant de coller toutes les figurines Lego. Malgré lui, Emmet va devoir se battre contre cette menace, avec l'aide d'un vieux mystique, Vitruvius, d'une jeune femme robuste, Cool Tag (Wyldstyle en version originale, Rebelle en version québécoise), et du fiancé de cette dernière, Batman.
Woody, Buzz et les anciens jouets d'Andy sont désormais la propriété de Bonnie, une petite fille qui s'apprête à passer son premier jour en école maternelle. Woody n'est plus parmi les jouets préférés mais continue de s'assurer du bonheur de sa maitresse. Il se glisse ainsi dans le sac à dos de la fillette et la voit, lors de son premier jour, se fabriquer un jouet à partir d'une fourchette en plastique. Le jouet s'anime, prend le nom de Fourchette, mais a pleinement conscience d'être fait à partir de déchets. Woody passe donc le plus clair de son temps à sortir Fourchette des poubelles où il veut se jeter.
Dans un petit village, un vieux sculpteur sur bois nommé Geppetto vit seul avec son chat Figaro et Cléo, un poisson rouge. Fabricant de jouets, il crée une marionnette qu'il baptise Pinocchio. Son souhait le plus cher, n'ayant pas d'enfant, est que cette marionnette devienne un vrai petit garçon. Durant la nuit, son vœu est réalisé par une bonne fée nommée la Fée bleue, qui donne vie à la marionnette. Celle-ci propose à Pinocchio un marché : il ne deviendra un vrai petit garçon qu'à la condition qu'il se montre digne de l'être. Jiminy Cricket, un grillon ayant trouvé refuge chez Geppetto pour y passer la nuit, se voit attribuer la tâche d'être la bonne conscience du pantin pour l'empêcher de mal agir. En récompense, il demande à être gratifié d'une médaille. Mais la tâche de Jiminy s'avère compliquée.
François Perrin (Pierre Richard), journaliste au chômage depuis « dix-sept mois et six jours », parvient à trouver un travail dans un journal parisien, France Hebdo, dirigé par le redoutable milliardaire Pierre Rambal-Cochet (Michel Bouquet), épaulé par un rédacteur en chef de figuration, M. de Blénac (Jacques François), qui ne peut qu'approuver les choix du président Rambal-Cochet…
L'histoire d'un jeune homme timide, solitaire, introverti et inadapté social (Ryan Gosling) et sa relation avec Bianca, une poupée moulée qu'il affirme avoir rencontré sur internet.
Parvenant toujours à sauver Gotham City des attaques des super-vilains, Batman est devenu arrogant pour mieux cacher sa profonde solitude. Vexé, le Joker se laisse enfermer à l’asile d'Arkham. Mais Batman comme Barbara Gordon, la nouvelle commissaire de la ville, soupçonnent un plan caché. Le Joker cherche à rejoindre la zone fantôme pour s'allier avec les pires méchants. Batman en cherchant bien faire qui l'y envoie avec l'aide de Robin. Le Joker parvient à s'échapper de la zone fantôme à la tête d'une armée des pires méchants. Batman devra travailler en équipe pour sauver Gotham.