自从上一集成功救回巴斯光年之后，牛仔伍迪便与其他玩具伙伴们一起，在小主人安弟的家中度过了无忧无虑的快乐时光。这一年夏天，小主人满怀期待地前往夏令营，而伍迪却因为破旧磨损遗憾地被留在了家中。然而，这次留守却让伍迪意外地被一个玩具收藏家盯上。收藏家敏锐地察觉到伍迪是近代最具代表性的稀有玩具，便偷偷将他带走，打算安置在颇富盛名的当代文化博物馆内供人展览。
另一边，留在家里的小伙伴们对伍迪的失踪焦急万分。勇敢的巴斯光年挺身而出，自告奋勇踏上了寻找伍迪的营救之旅。经过一番波折，当巴斯光年和伙伴们终于在展览馆找到伍迪时，事情却出乎了所有人的意料。
置身于聚光灯下、备受瞩目的伍迪，面对自己作为稀有藏品的非凡价值，内心开始动摇，他似乎不再愿意回到小主人身边，去过那种平凡却充满爱的玩具生活……
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