自詡為全世界最狂熱的布偶粉絲，來自於美國的壹座小城鎮的沃爾特（彼得·林茲配音）和他的弟弟加裏（傑森·席格爾飾）以及加裏的女朋友瑪麗（艾米·亞當斯飾）正在洛杉磯度假，可是卻被他意外發現了壹個由邪惡的石油商特克斯·裏奇曼（克裏斯·庫柏飾）壹手策劃的陰謀。特克斯·裏奇曼打算將布偶劇院夷為平地，因為就在這片供布偶們演繹的舞臺下面，發現了大量的石油儲備，財迷心竅的特克斯打算將這壹切據為己有。對於沃爾特、加裏和瑪麗來說，為了挽救布偶劇院，他們必須得籌備壹場能夠將觀眾的註意力重新吸引回來的精彩劇目，只有這樣才能收集到足以讓劇院繼續生存下去的1千萬美元。他們先是幫助小布偶科米蛙（斯蒂夫·惠特米勒配音）找回了散落在各地的布偶家族的成員們，現在他們都分別走上了屬於自己的生命之路。福滋熊（艾裏克·雅各遜配音）加入了壹個名叫Moopets的翻唱樂隊，表演地點是裏諾的壹家賭場；豬小姐（艾裏克·雅各遜配音）如今已經是巴黎版的《時尚》雜誌的壹位豐滿型的美女編輯了；動物（艾裏克·雅各遜配音）正在聖巴巴拉的壹個診所接受“憤怒管理”的情緒控制治療；最後是冒失鬼（戴夫·戈爾茲配音），他現在已然成為了壹個力大無窮的管道工程的商業巨頭。