距上一次的冒险已经曩昔11个年初，转眼间安迪（约翰·莫里斯 John Morris 配音）变成了17岁的阳光男孩。这年夏天，安迪行将开始大学生活，他必须将自己的房间收拾规整留给妹妹。此前，伍迪（汤姆·汉克斯 Tom Hanks 配音）与巴斯光年（蒂姆·艾伦 Tim Allen 配音）等玩具一直等待安迪再和他们游玩，但是跟着岁月的消逝，他们被冷落在箱子里很久了。安迪非常珍惜这些幼年的玩伴，所以准备将他们收在阁楼。谁曾想，妈妈却把玩具们当作废物扔到街道上。玩具们误解了安迪，所以愤然出走，宁可被捐赠到阳光之家幼儿园。 　　伍迪极力劝解大家，却收效甚微，只得独自黯然离开。巴斯光年他们本来认为将重新回到往昔的快乐时光，不料却陷入一场阴谋之中……