距上一次的冒险已经过去11个年头,转眼间安迪变成了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,胡迪与巴斯光年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……。Lisa回想起自己和吴斌的相遇、相识,又通过录像设备看到了吴斌是如何潜伏在泰山老爷身边、发现了R计划并身份暴露。安静也像Lisa坦白了自己同为特工的身份。泰山老爷派手下找回Lisa、安静,双方对峙之时,安静突然背叛Lisa,R计划的阴谋浮出水面。安静在泰山老爷的唆使下将枪口对准了对Lisa吴斌。。一个卡车司机偶遇一位单身母亲,她声称自己能灵魂出窍,并想通过这方式来召唤出车祸昏迷的女儿的灵魂。卡车司机帮助单身母亲完成了召唤,但奇怪的事却接踵而来。。