在一个风雨交加的夜晚，邦妮（艾米丽·哈恩 Emily Hahn 配音）跟随妈妈行驶在漫长的公路上。后备箱内，邦妮的宝贝玩具牛仔胡迪（汤姆·汉克斯 Tom Hanks 配音）、巴斯光年（蒂姆·艾伦 Tim Allen 配音）、杰西（琼·库萨克 Joan Cusack 配音）等围坐在一起看恐怖电影打发无聊时光。突然，汽车意外爆胎，邦妮母女只得在一家名为“好梦”（SleepWell）的汽车旅馆歇脚，等待第二天救援车的到来。夜深人静，玩具们纷纷外出探险，可当他们再聚拢一起的时候，却发现蛋头先生不见了踪影。胡迪他们分头寻找，然而在这一过程中，伙伴们一个个离奇消失。 恐怖片的情节变成了现实，而有着幽闭恐惧症的杰西不知不觉肩负起营救伙伴们的重任……
本片讲述的是蝙蝠侠（罗杰·克雷格·史密斯 配音）以及罗宾联合正义联盟成员闪电侠以及绿箭侠一起对抗被称为Animilitia的犯罪组织。该犯罪组织都是由一些动物性的成员组成，包括银背大猩猩、猎豹女、杀手鳄鱼等，他们在高谭市作恶多端，一般警察对他们束手无策。而且该组织背后的主谋却指向蝙蝠侠的宿敌，同时也是高谭市叱吒风云的黑道大亨企鹅人（Dana Snyder 配音）。除了Animilitia组织，蝙蝠侠他们这次还要面对奥斯瓦德公司的商人新发明的邪恶网络动物机器人，一群犯罪恶势力再次聚集在高谭市。
