Toy Story 3 is gebaseerd op de gelijknamige animatiefilm en laat je de spannende speelgoedavonturen van figuren zoals Woody en Buzz Lightyear naspelen. In het derde deel is Andy een stuk ouder geworden en gaat hij op zichzelf wonen. Zijn speelgoed komt terecht bij een kinderdagverblijf waar ze zo snel mogelijk uit willen ontsnappen. In de verhaalmodus volgens spelers het verhaal van de film. Naast het singleplayeravontuur bevat Toy Story 3 ook een soort sandbox-modus waarin naar hartenlust gespeeld kan worden met de inhoud van een speelgoeddoos. Spelers kunnen hierin hun eigen fantasie de vrij loop laten en met behulp van de personages uit Toy Story 3 hun eigen avonturen kunnen bedenken.