پیرمردی در شهری بزرگ زندگی می‌کند و از کل جامعه فاصله گرفته است و در تنهایی به سر می‌برد. خانه‌ی کوچک او در میان آسمان خراش‌هایی است که هر روز بلندتر می‌شوند و اکنون شهرداری می‌خواهد خانه‌ی او را تخریب کند و تخلیه کند. اما پیرمرد حاضر نیست خانه‌اش را به هیچ وجه ترک کند به همین علت با هزاران بادکنک که به خانه‌اش وصل کرده است به پرواز در می‌آید تا سفر پر ماجرایی را آغاز کند. اما بر حسب اتفاق پسر شش ساله‌ی همسایه نیز با او همراه می‌شود و آنها در سفری به سرزمینی دور افتاده ماجراهای جالبی را تجربه می‌کنند.

اندی به اردوی تابستانی می‌رود، ال – شخصی که مسئول یک انبار اسباب بازی است – وودی را می‌رباید و ماجراهای تازه‌ای شروع می‌شوند. باز لایت یر اسباب بازی فضایی و دوست قدیمی وودی و دیگر اسباب بازی‌های اتاق اندی شامل یک سیب زمینی، سگ، دایناسور و خوک برای نجات وودی به دنبال او می‌روند. اسباب بازی‌ها در این مسیر با مشکلات زیادی دست و پنجه نرم می‌کنند. آن‌ها باید قبل از رسیدن اندی، وودی را به خانه بازگردانند. اما مشکل بزرگی وجود دارد و آن اینست که ال قصد دارد به زودی وودی را به موزه‌ای در ژاپن بفروشد…

داستان فیلم در سال ۲۲۳۳ اتفاق می افتد ، ولی به طرز خاصی یادآور فیلم های قدیمی هالیوودی در ژانر فضایی است.این بار دو پسر جوان مشتاق با نامهای جیمز و اسپاک با گروهی از اعضای سفینه فضایی برای نجات دنیا از شر نیروهای شیطانی فضایی اقدام به سفر به نقاط ناشناخته فضا می کنند و جیمز که در دوران بچگی پس از نجات از یک حادثه رانندگی با یکی از موجودات فضایی دیدار کرده است برای این سفر بسیار مشتاق است اما در این سفر با اتفاقات و زندگی های عجیبی روبرو می شود...