距上一次的玩具冒險已經過去11個年頭，轉眼間安迪（約翰·莫裡斯 John Morris 配音）變成瞭17歲的總動陽光男孩。這年夏天，玩具安迪即將開始大學生活，總動他必須將自己的玩具房間收拾整齊留給妹妹。此前，總動伍迪（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，玩具但是總動隨著歲月的流逝，他們被冷落在箱子裡很久瞭。玩具安迪十分珍惜這些童年的總動玩伴，於是玩具準備將他們收在閣樓。誰曾想，總動媽媽卻把玩具們當作廢物扔到街道上。玩具玩具們誤解瞭安迪，總動於是玩具憤然出走，寧可被捐贈到陽光之傢幼兒園。 伍迪盡力勸解大傢，卻收效甚微，隻得獨自黯然離開。巴斯光年他們原本以為將重新回到往昔的快樂時光，不料卻陷入一場陰謀之中……
