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 John Morris 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 Tom Hanks 配音)与巴斯光年(蒂姆·艾伦 Tim Allen 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……
九十年代非洲塞拉利昂,连连战火使这片土地饱受摧残,非法钻石贸易日益猖獗。阿彻(莱昂纳多?迪卡普里奥 饰)是一个地道的战争贩子,靠倒卖战区钻石为生,他在监狱中无意得知渔夫所罗门手里有极品粉钻。意识到这是自己离开非洲的机会,出狱后,他找到所罗门,准备和他一起找出钻石,离开非洲。所罗门是普通的渔民,因为内战和家人分离,被叛军强制开采钻石,他发现一颗极品粉钻,藏了起来;战乱来临,所罗门进了监狱,后被阿彻救出,并在战地记者麦迪?鲍文(珍妮弗?康纳利 饰)的帮助下,找到了失散的家人,此时,他的儿子迪亚却被叛军带走,生死未卜。悲愤的所罗门答应和阿彻合作,在叛军的控制范围内寻找钻石,并寻找儿子。两个截然不同的人,因为一颗血钻将命运联系在了一起。