茫茫宇宙中一颗无名星球上，生活着体形悬殊的两种生物。占主导地位的是戴格斯人，他们身形巨大，拥有极高的文明和智慧，可以使精神摆脱肉体自在游弋；与之相对的是奥姆斯人，他们具有地球人的外表和身形，社会形态原始落后，在戴格斯人面前有如蝼蚁，于是当仁不让成为这些巨人的奴隶和玩物。奥姆斯人具有顽强的生命力和繁殖能力，他们的数量与日俱增，造成了统治者的困扰。于是，一场针对奥姆斯人的剿灭战随即展开。这本是一场微不足道的如同剿灭害虫的行动，但一个不起眼的奥姆斯人改变了双方的格局。泰尔是被一个戴格斯女孩豢养的奥姆斯男性宠物，他通过主人的教学机器学到了戴格斯人先进的科学文化知识。偶然机会，泰尔逃离戴格斯家庭，成为了领导奥姆斯人对抗统治者的领袖……
故事是从伍迪一行玩具到邦妮家后（邦妮就是在《玩具总动员3》中最后从安迪手中接手了伍迪他们的小妹纸）认识新朋友开始，描绘了在圣诞节之后，孩子们正在玩耍的时候，伍迪和巴斯等玩具们将面对新的英雄玩具们，但其实这些新人们都是危险人物……
朝圣者在日食之时来到神秘的大教堂门外。 拄着手杖，他洞开可教堂的大门。教堂里充满诡异且压抑的气氛，两旁林立着枯槁的神像。神像的脸追随着朝圣者的步伐转动，朝圣者穿过神像，来到悬崖边上。 这时日食过去，阳光透过林立的枯槁神像射向朝圣者。那光芒明亮耀眼，直刺向朝圣者的胸膛。
瑞塔索（Morgan C. Jones 配音）是一只生活在大城市里的老鼠，他没什么朋友，还霉运连连。在一次躲避追逐时，他被火车带出城市，原本想要参加盛大的嘉年华，了结果却被甩在荒郊野外。他偶然得到一枚蛋，不久从里面孵出一只极其丑陋的小鸭子，瑞塔索为他取名丑小鸭（Kim Larney 配音）。丑小鸭一无所长，备受奚落，甚至连瑞塔索都嫌他是个累赘。不过一心琢磨歪门邪道的瑞塔索很快就发现丑小鸭身上的利用价值，他决定带着丑小鸭参加嘉年华表演，并趁机发笔大财。一路上，他们经历无数艰辛和磨难，丑小鸭也在这一过程中慢慢树立起信心…… 本片根据安徒生的童话改编。