自从上一集牛仔伍迪救回巴斯光年之后，他一直和其他玩具一起快乐的生活在小主人家。一次，小主人参加夏令营去了，伍迪因为破旧而没被带去。留在家里的伍迪恰巧被一个玩具收藏家发现了，认为他是近代最具代表性的玩具。于是将伍迪被偷了出来放在颇富盛名的文化博物馆内展览。在家里所有的玩具都很担心伍迪，因此巴斯光年自告奋勇去寻找伍迪，但是当他们发现伍迪在展览馆时，伍迪却似乎不再愿意回去过那平凡的生活……

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JohnMorris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TomHanks配音）与巴斯光年（蒂姆·艾伦TimAllen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……

我们不知道，在那样的世界里住着那样一群怪物。他们长相滑稽，却必须装作狰狞。因为，在夜深的时候，他们要悄悄的出现在孩子的衣橱里，吓唬刚刚甜美睡去的宝宝。一切，只因为他们是怪物电力公司的员工，而孩子的尖叫，则是怪物王国发电的全部能量。怪物们害怕孩子，却又必须让孩子尖叫。在怪物的国度里，他们都是为全民造福的英雄。毛怪苏利文（约翰•古德曼）是怪物公司最出色的员工，业绩总是摇摇领先，他吓哭的小孩儿不计其数。他与搭档大眼怪麦克（比利•克里斯托）很受大家的爱戴。一次偶然，毛怪不小心把一个两岁的小女孩阿布（玛丽•吉布斯）带回了怪物世界，引起了极大的恐慌，调皮可爱的阿布把这些可怕的怪物吓的人仰马翻。警方在追捕阿布，而坏蛋亨利（詹姆斯•柯博）也计划利用阿布进行他改革工厂的邪恶计划。另一方面，在与阿布相处的过程中，毛怪渐渐对她产生莫名的情愫，甚至因此被放逐野外。可是一切都不能抵挡毛怪拯救女孩的信念，为了阿布，毛怪踏上了艰险的旅程……

热爱音乐的米格尔（安东尼·冈萨雷兹AnthonyGonzalez配音）不幸地出生在一个视音乐为洪水猛兽的大家庭之中，一家人只盼着米格尔快快长大，好继承家里传承了数代的制鞋产业。一年一度的亡灵节即将来临，每逢这一天，去世的亲人们的魂魄便可凭借着摆在祭坛上的照片返回现世和生者团圆。在一场意外中，米格尔竟然穿越到了亡灵国度之中，在太阳升起之前，他必须得到一位亲人的祝福，否则就将会永远地留在这个世界里。米格尔决定去寻找已故的歌神德拉库斯（本杰明·布拉特BenjaminBratt配音），因为他很有可能就是自己的祖父。途中，米格尔邂逅了落魄乐手埃克托（盖尔·加西亚·贝纳尔GaelGarcíaBernal配音），也渐渐发现了德拉库斯隐藏已久的秘密。

在澳洲大堡礁的深海中，小丑鱼爸爸玛林和儿子尼莫简单幸福的生活着，可是爸爸做事常常畏首畏尾，是个胆小鬼，尼莫觉得爸爸很不勇敢，甚至有点看不起自己的爸爸。小尼莫却天不怕地不怕，跟同伴们去水面玩耍的时候，竟然被渔网捞了起来，辗转被卖到一家牙医诊所。玛林对儿子的生死未卜感到十分的担忧，就算平时不能大胆行事，为了儿子也要勇敢豁出去了。可是在路上遇到了很多艰难与恐惧，令他十分胆怯。幸好他遇到了好心的多瑞，一路与他作伴。父子俩都遇到了很多热心的帮助，最终都能重逢，玛林也从此成为儿子以及大家心中的英雄。