又是一年圣诞节到来，邦妮在摆放着圣诞树的房间里和伙伴们玩耍，玩具们乐得和小主人玩耍，但是三角龙崔茜（克里斯汀·沙尔 Kristen Schaal 配音）似乎对自己不被当作恐龙看待多有不满。少顷，妈妈喊邦妮一起去梅森家过节，邦妮匆匆将伍迪、巴斯光年、雷克斯、崔茜以及新来的天使Kitty猫塞入包中后出发。到了梅森家，邦妮惊讶地发现这个男孩正沉湎于电子游戏中，稍作迟疑后，她便将书包丢到了梅森的玩具房。伍迪他们爬了出来，发现这里仿佛是失落了已久的玩具世界。未过多久，他们进入了一个全部由恐龙战士组成的王国。以恐龙将军（凯文·麦克基德 Kevin McKidd 配音）为首的战士们脑子里只有战斗和侵略，似乎忘记了作为玩具的使命。
早在多年前，有着优良传统的黑猩猩家族就成为人类派往太空执行特殊任务的代表。如今，作为黑猩猩家族的第三代传人，汉姆三世(安迪•萨姆伯格 配音)也顺理成章地被选作为继承家族优良传统的新一代太空飞行员。原因是，美国国家航空航天局NASA的价值59亿元之巨的航天探测器突然消失在浩瀚的银河之中。需要新一批训练有素的太空黑猩猩团队去调查此事。此番太空黑猩猩团队中除了汉姆三世之外，还有胆大心细的母猩猩露娜(切瑞•海恩斯 配音)，以及身体强壮的泰坦 (帕特里克•沃尔波顿 配音)。“三人”小组在NASA进行了一番艰苦且全面的训练之后，终于踏上了远征太空的神秘之旅……
