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……
莎拉·斯努克,柯蒂·斯密特-麦菲,杰基·韦佛,艾瑞克·巴纳,多米尼克·皮侬,尼克·凯夫,玛格达·苏班斯基,亚当·艾略特,Lee Yee,Flynn Wandin,Saxon Wright,Bernie Clifford,安迪·赖特,Klaus Banadinovich,Tony Armstrong,Luke Elliot,Paul Capsis,Owen Grieve,Davey Thompson,罗杰·萨维奇
艾拉·珀内尔,海莉·斯坦菲尔德,布雷特·塔克,梁佩诗
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杰弗里·怀特,查德维克·博斯曼,海莉·阿特维尔,塞巴斯蒂安·斯坦,马克·鲁弗洛,本尼迪克特·康伯巴奇,汤姆·希德勒斯顿,克里斯·海姆斯沃斯,娜塔莉·波特曼,塞缪尔·杰克逊,保罗·路德,杰瑞米·雷纳,保罗·贝坦尼,乔什·基顿,米克·温格特,亚历山德拉·丹尼尔斯,辛希亚·卡耶·麦克威廉姆斯,迈克尔·B·乔丹,丹娜·奎里拉,乔恩·费儒,安吉拉·贝塞特,唐·钱德尔,安迪·瑟金斯,王汉斌,迈克尔·道格拉斯,乔什·布洛林,凯伦·吉兰,蒂尔达·斯文顿,克拉克·格雷格,凯特·戴琳斯,迈克尔·鲁克,多米尼克·库珀,杰米·亚
凯瑞·克里斯托弗,艾斯黛拉·马德里加尔,马莫多·阿西,吉姆·加菲根,娜塔莎·雷昂,亚历克斯·罗斯·派瑞,约翰·C·赖利,菲利普·罗森塔尔,Gianna Joseph
布兰登·罗杰斯 Brandon Rogers,理查德·史蒂文·霍维茨 Richard Steven Horvitz,薇薇安·尼克松 Vivian Nixon,埃里卡·林德贝克 Erica Lindbeck,布莱斯·平卡姆 Bryce Pinkham