距上一次的冒險(xiǎn)已經(jīng)過(guò)去11個(gè)年頭，轉(zhuǎn)眼間安迪（約翰·莫里斯 John Morris 配音）變成了17歲的陽(yáng)光男孩。這年夏天，安迪即將開始大學(xué)生活，他必須將自己的房間收拾整齊留給妹妹。此前，伍迪（湯姆·漢克斯 Tom Hanks 配音）與巴斯光年（蒂姆·艾倫 Tim Allen 配音）等玩具一直期待安迪再和他們玩耍，但是隨著歲月的流逝，他們被冷落在箱子里很久了。安迪十分珍惜這些童年的玩伴，于是準(zhǔn)備將他們收在閣樓。誰(shuí)曾想，媽媽卻把玩具們當(dāng)作廢物扔到街道上。玩具們誤解了安迪，于是憤然出走，寧可被捐贈(zèng)到陽(yáng)光之家幼兒園。
　　伍迪盡力勸解大家，卻收效甚微，只得獨(dú)自黯然離開。巴斯光年他們?cè)疽詾閷⒅匦禄氐酵舻目鞓?lè)時(shí)光，不料卻陷入一場(chǎng)陰謀之中……