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 John Morris 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 Tom Hanks 配音）与巴斯光年（蒂姆·艾伦 Tim Allen 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，却收效甚微，只得独自黯然离开。巴斯光年他们原本以为将重新回到往昔的快乐时光，不料却陷入一场阴谋之中……
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田中真弓 冈村明美 中井和哉 山口胜平 平田广明 大谷育江 山口由里子 矢尾一树 长岛雄一 草尾毅 竹本英史 福原耕平 藤本隆弘 增田隆之 平井启二 松原大典 池田秀一 山口智充
松本梨香 大谷育江 梶裕贵 伊濑茉莉也 牧口真幸 林原惠美 三木真一郎 犬山犬子 佐藤惠 生天目仁美 下屋则子 赤崎千夏 古岛清孝 钉宫理惠 森川智之 竹内顺子 佐仓绫音 佐藤健辅 石冢运升 藤原龙也 山寺宏一 中川翔子 篠原信一