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……

小主人家境富裕，拥有一屋的玩具。其中他最爱的是牛仔玩偶胡迪，胡迪因此成为众玩具的“老大”。当小主人出门在外时，一屋的玩具自成世界，过着自己的生活。一天，小主人带回了一个新的玩意：太空战警巴斯光年。巴斯光年长相新奇，功能先进，令小主人爱不释手，威胁到了胡迪的地位。胡迪千方百计要赶走巴斯，一不小心二人一起掉出了房间窗口外，邻居的恶狗在狂吠，邻居的小孩是一个玩具虐待狂，胡迪巴斯能不能化敌为友，消灾解难？

　　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……

小男孩卡尔（Carl Fredricksen）怀揣着对于冒险的热爱偶遇假小子艾丽（Ellie），而艾丽把整个屋子当成一艘大飞船游戏居然使他对这个女孩子有些着迷，相同的爱好最终使两个人成为了一生的爱侣。
他们有一个梦想，那就是有朝一日要去南美洲的“仙境瀑布”探险，但直到艾丽去世，这个梦想也未能实现。终于有一天，曾经专卖气球的老人卡尔居然用五颜六色的气球拽着他的房子飞上了天空，他决定要去实现他们未曾实现的梦想。令卡尔始料不及的是，门廊居然搭上了一个自称是“荒野开拓者”的小男孩小罗（Russell），小罗的喋喋不休让卡尔对这个小胖墩格外讨厌。
一老一少在飞行中经过了千难万险终于看到了传说中的“仙境瀑布”，在相处过程中卡尔发现小罗其实是个惹人怜爱的孩子。在步行穿越一座森林时，他们遇到了不会飞的大鸟凯文（Kevin）和一只会说话的狗狗逗逗（Dug），让老人惊讶的是他们还遇到了他少年的崇拜偶像——探险家查尔斯·蒙兹（Charles Muntz），而且他发现蒙兹居然是一个为达目的不择手段的坏人。这时，老人离自己的梦想之地只有一步之遥……
本片荣获第82届奥斯卡最佳动画长片、最佳配乐2项大奖。