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JohnMorris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TomHanks配音）与巴斯光年（蒂姆·艾伦TimAllen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……

　　在非洲游历了一圈之后，纽约中央公园的四位明星们继续着回到纽约，回到中央公园的旅程。不过，只要旅途中有猩猩和那群企鹅的“帮忙”，旅程就没有想象中的那么顺利。在蒙特卡洛的一家赌场里，由于大家的耍宝，大闹赌场，进而招致了心狠手辣的动物管理局上尉杜波依斯（弗兰西斯·麦克多蒙德 Frances McDormand 配音）的围追堵截。为了逃过追捕，大家逃进了一个在欧洲进行巡回演出的马戏团。在马戏团里，大家延续着“马达加斯加”式的幽默，笑料百出。虽然，欧洲这一路上的旅行并不顺利，不断受到杜波依斯上尉的追捕威胁，不过大家一直怀揣着回到纽约，回到纽约中央公园的梦想。在马戏团，还帮助了东北虎维塔利（布莱恩·科兰斯顿 Bryan Cranston 配音）、美洲虎吉亚（杰西卡·查斯坦 Jessica Chastain 配音）以及海狮斯蒂芬诺（马丁·肖特 Martin Short  配音）重拾对马戏表演的信心。

　　很多年前，银河系另一端的两颗行星被黑洞所吞噬，两个尚在襁褓中的外星孩子乘坐飞行器来到地球。拥有超能力的他们在截然不同的环境中长大，也造就了各自不同的性格和人生走向。长大后，仪表堂堂、正气凌然的成为了保卫城市和平的城市超人（布莱德·彼特 Brad Pitt 配音），而相貌猥琐、蓝皮大头的则化身破坏人民安康的大坏蛋麦克迈（威尔·法瑞尔 Will Ferrell 配音）。他们终日争斗，战争不断。城市超人博物馆开幕当天，麦克迈成功越狱，并劫持了美丽的女主播罗珊（蒂娜·费 Tina Fey 配音）。在天文台的终极决战中，麦克迈成功击败多年的老对手，完全统治了这座城市。
　　好景不长，失去对手的麦克迈很快便觉得寡然无味。偶然间受到罗珊的启发，他决心创造出一个新的正义英雄，恢复当初此消彼长的快乐日子。只是，一切开始朝着不可预测的方向发展……

　　在一个电闪雷鸣、大雨瓢泼的夜晚，相貌凶恶的大马猴和二狗两个坏家伙驾驶汽车飞驰在森林中间的小路上，后座上放着一只他们极为看重神秘箱子。谁知半路突发意外，他们的车子被撞毁，箱子也飞到了森林中央。与此同时，光头强从李老板那里得到一套超先进的伐木工具，他冒着大雨赶赴林间作业，结果遭遇熊大和熊二的阻挠。两只熊抢走了工具箱，光头强急忙追上前去。混乱之中，工具箱和大马猴他们的搞混，被光头强阴差阳错带回家中。第二天一早，光头强突然发现家里多了个小女孩，原来这正是大马猴和二狗两人绑架而来的孩子。
　　全不知情的光头强带着女孩外出，路上遭遇警察的追捕。混乱就此开始，小女孩的命运该如何呢？

　　电影改编自伊朗女插画家Marjane Satrapi的同名漫画，以自传的形式讲述了自己的成长经历，反映了伊朗的社会变迁。
　　1979年之后，伊朗发起了伊斯兰教革命，社会动荡不安，革命的失败更使伊朗失去民主的希望，日渐保守，人民苦不堪言。九岁的Marjane早熟、敏感，她聪明地瞒过官方爪牙，迷上了西方朋克乐队和流行音乐，沉浸在自己的世界。
　　两伊战争爆发之后，伊朗的生活更加艰难，Marjane渐渐长大，越来越大胆的行为让父母担心不已，她14岁那年，被父母送到了奥地利上学。
　　在奥地利，Marjane身为一个伊朗人，不得不面对别人的歧视和自卑的情绪。当她终于克服了心理障碍，赢得大家认可的时候，爱情的伤痛和对家乡的思念，却使她决定回到父母身边。
　　此时的伊朗，依然经历着战火的洗礼，宗教对妇女生活的限制越发严苛，Marjane开始怀疑自己是否应该在这个充满专制的国度继续生活下去。