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……
西萩五十铃 国分优香里 市濑秀和 井上优 木内秀信 近藤隆 稻村优奈 吉田仁美 竹内顺子 蒋里美 田中理惠 三瓶由布子 上原健太 池田政典 高桥广树 中野裕斗 藤原祐规 汤泽幸一郎
栗田贯一 小林清志 浪川大辅 泽城美雪 山寺宏一 高山南 山崎和佳奈 小山力也 林原惠美 山口胜平 入野自由 绪方贤一 岩居由希子 高木涉 大谷育江 松井菜樱子 茶风林 井上和彦 汤屋敦子 千叶一伸 杉本优 田中理惠 石冢运升 家弓家正 一城美由希 绿川光 金尾哲夫 仲木隆司 松冈文雄 私市淳 川津泰彦 松本大 姬野惠二 志村知幸 三户耕三 宫内敦士 大原沙耶香 荒井静香 大本真基子 皆濑真理香 小泽千里 北川里奈 桝太一 德岛惠理香 川田裕美 松原江里佳 铃木沙喜代 秋元启二 佐藤和辉 森拓磨 财津广美
松本梨香 大谷育江 石冢运升 饭冢雅弓 上田祐司 关智一 矢岛晶子 林原惠美 三木真一郎 犬山犬子 丰岛雅美 白石文子 西村千奈美 兴梠里美 金井美香 爱河里花子 小樱悦子 小西克幸 泽海阳子 坂口候一 竹中直人 药丸裕英 加藤爱 山寺宏一