距上一次的冒險已經過去11個年頭,轉眼間安迪(約翰·莫裏斯 John Morris 配音)變成了17歲的陽光男孩。這年夏天,安迪即將開始大學生活,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,他們被冷落在箱子裏很久了。安迪十分珍惜這些童年的玩伴,於是準備將他們收在閣樓。誰曾想,媽媽卻把玩具們當作廢物扔到街道上。玩具們誤解了安迪,於是憤然出走,寧可被捐贈到陽光之家幼兒園。