Toy Story 3: The Video Game – це платформер. Гра включає сюжетний режим, який загалом відтворює події фільму, і режим Toy Box, дія якого відбувається у всесвіті вигаданого телесеріалу Woody's Roundup, про який розповідається в другому фільмі "Історія іграшок 2".
Гра Toy Story 3: The Video Game заснована на фільмі. Шериф Вуді, Базз Лайтер, Джессі та інші – це іграшки, які раніше належали хлопчику на ім'я Енді. Тепер, у 17 років, Енді подарував свої іграшки дівчині на ім'я Бонні перед від'їздом до коледжу. Три іграшки Енді – Хамм, Рекс та собака Слінки – розповідають оригінальним іграшкам Бонні про пригоди, які вони пережили до того, як були подаровані Бонні. Іграшки Енді пояснюють, що їх подарували дитячому садку "Саннісайд", яким керує доброзичливе ведмежа на ім'я Лотсо. Пізніше іграшки дізнаються, що Саннісайд - це іграшкова в'язниця, якою керує Лотсо, який виявився незадоволеним правителем дитячого садка. Іграшки Енді збігають через сміттєпровід і опиняються у сміттєвозі, який везе їх на звалище, де на них чекає знищення подрібнювачем сміття. У версіях для PlayStation 2 (PS2) та PlayStation Portable (PSP) іграшки рятує інопланетянин Енді (як у фільмі). В інших версіях Вуді, Базз та Джессі рятують інші іграшки. Крім того, у версіях для PS2 та PSP історію розповідає лише Рекс, використовуючи створені ним малюнки.