距上一次的冒險已經過11個年頭，轉眼間安迪（約翰·莫里斯 John Morris 配音）變成了17歲的陽光男孩。這年夏天，安迪即開始大學生活，他必須自己的房間收拾整齊留妹妹。此前，伍迪（湯·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們玩耍，但是隨著歲月流逝，他們被冷落在箱里很久了。安迪十分珍這些童年的玩伴，于是備將他們收在閣樓。誰想，媽媽卻把玩具們當廢物扔到街道上。玩具誤解了安迪，于是憤然走，寧可被捐贈到陽光家幼兒園。伍迪盡力勸大家，卻收效甚微，只獨自黯然離開。巴斯光他們原本以為將重新回往昔的快樂時光，不料陷入一場陰謀之中…?
