距上一次的冒险已经过去11个年头，转眼间安迪（约翰·莫里斯JohMorris配音）变成了17岁的阳光男孩。这年夏天，安迪即将开始大学生活，他必须将自己的房间收拾整齐留给妹妹。此前，伍迪（汤姆·汉克斯TomHaks配音）与巴斯光年（蒂姆·艾伦TimAlle配音）等玩具一直期待安迪再和他们玩耍，但是随着岁月的流逝，他们被冷落在箱子里很久了。安迪十分珍惜这些童年的玩伴，于是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，于是愤然出走，宁可被捐赠到阳光之家幼儿园。伍迪尽力劝解大家，

自从上一集牛仔伍迪救回巴斯光年之后，他一直和其他玩具一起快乐的生活在小主人家。一次，小主人参加夏令营去了，伍迪因为破旧而没被带去。留在家里的伍迪恰巧被一个玩具收藏家发现了，认为他是近代最具代表性的玩具。于是将伍迪被偷了出来放在颇富盛名的文化博物馆内展览。在家里所有的玩具都很担心伍迪，因此巴斯光年自告奋勇去寻找伍迪，但是当他们发现伍迪在展览馆时，伍迪却似乎不再愿意回去过那平凡的生活……

胡迪深知自己在这个世界上的使命，就是照顾他的主人，无论是原来的安迪还是新主人邦妮。当邦妮将不情愿成为玩具的“叉叉”带回家时，胡迪又担起了教导叉叉接受自己新身份的责任。然而当邦妮将所有玩具带上房车家庭旅行时，胡迪与伙伴们将共同踏上全新的冒险之旅，领略房间外面的世界有多广阔，甚至偶遇老朋友牧羊女。在多年的独自闯荡中，牧羊女已经变得热爱冒险，不再只是一个精致的洋娃娃。正当胡迪和牧羊女发现彼此对玩具的使命的意义大相径庭时，他们很快意识到更大的威胁即将到来……

查理（罗根·勒曼LogaLerma饰）是个害羞和孤独的高中新生，拥有超越年龄的敏感和泪腺，总是默默观察身边的家人和朋友，是个典型的「壁花少年」。他的青春期充满各种挫折，先后经历了阿姨为给他买生日礼物去世、最好朋友自杀、受同侪排挤欺负、单恋没有回应等各种事情。然而查理还不是最惨的，因为和他一样被生活逼入墙角罚站的人实在太多。他幸运的拥有一个开明的老师和两个高年级的好友：叛逆娇俏的少女珊（艾玛·沃森EmmaWatso饰）和自信满满的同志男生帕特里克（埃兹拉·米勒EzraMiller饰），他们让查理明白了有时候

亚当斯庄园多了一个刚出生的婴儿，戈麦斯雇了个保姆黛比，她很讨亚当斯一家人的欢心。但大儿子普格斯利和女儿温丝黛看穿了她的用心，原来她是有名的“黑寡妇”，小时候便杀死了她的父母，后来又连续为钱杀死了她的两个丈夫。但当孩子们还来不及告发黛比时，黛比已经将他们都送去了夏令营，和费斯特叔叔结婚了…