距离上一次冒险已经过去了十一年，安迪（约翰·莫里斯JohnMorris配音）转眼变成了一个17岁的阳光男孩。这个暑假，安迪即将开始大学生活，他要收拾自己的房间，交给妹妹。此前，伍迪（汤姆·汉克斯TomHanks配音）和巴斯光年（蒂姆·艾伦TimAllen配音）等玩具都期待着安迪能再次和他们一起玩，但随着岁月的流逝，他们被抛弃了。在箱子里待了很久。安迪非常珍惜这些儿时的玩伴，打算将他们留在阁楼里。没想到，妈妈把玩具当垃圾扔在了街上。玩具们误会了安迪，气得跑了，宁愿被送到阳光之家幼儿园。伍迪极力劝说大家，但收效甚微，只得独自黯然离去。巴斯光年等人原本以为自己会回到从前的快乐时光，却被卷入一场阴谋之中……
