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（汤姆汉克斯配音）和巴斯光年（蒂姆艾伦配音）等玩具一直期待着安迪再次和他们一起玩，但随着岁月的流逝，他们被冷落了。在箱子里待了很久。安迪对这些儿时的玩伴非常保护，所以他打算把他们放在阁楼里。没想到，妈妈把玩具当垃圾扔在了街上。玩具误会了安迪，气得跑了，宁愿捐给阳光之家幼儿园。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……
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