自从上一集牛仔伍迪成功救回巴斯光年之后，他便与其他玩具伙伴们一起，在小主人安弟的家中度过了一段快乐而宁静的时光。然而，在一次小主人前往夏令营时，伍迪因为破损老旧而遗憾未能同行。被独自留在家的伍迪，意外引起了一位玩具收藏家的注意。收藏家认定伍迪是近代最具代表性的绝版玩具，于是暗中将其偷走，并计划将他放置在颇富盛名的文化博物馆内进行展览。得知伍迪失踪后，家里的玩具伙伴们十分担忧。巴斯光年毅然自告奋勇，踏上了寻找伍迪的冒险之旅。然而，当巴斯光年等玩具历经艰险终于在展览馆找到伍迪时，面对博物馆里作为藏品被万众瞩目的生活，伍迪却陷入了内心挣扎，他似乎不再愿意回到小主人身边，去过那原本平凡却温馨的生活了……
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