自从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同在小主人安弟的家中度过了快乐的时光。一次，小主人去参加夏令营，伍迪因为玩具破损老旧而遗憾地被留在了家里。然而，留守在家的伍迪意外被一个玩具收藏家发现，对方认定他是近代最具代表性的稀有收藏玩具。于是，收藏家偷偷将伍迪带走，打算将其与其他经典玩具一同放置在颇富盛名的文化博物馆内进行永久的玻璃橱窗展览。得知伍迪失踪后，家里的玩具们都十分担心他的安危。因此，巴斯光年挺身而出，自告奋勇踏上了寻找伍迪的营救之旅。然而，当巴斯光年等玩具历经艰险，终于在展览馆里找到伍迪时，却发现事情并没有想象中那么简单——面对博物馆里备受瞩目的非凡生活，伍迪似乎开始动摇，他不再愿意回到小主人家中，去过那种平凡却又充满爱的日子了……
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