自诩为全世界最狂热的布偶粉丝，来自于美国的一座小城镇的“沃尔特”（彼得•林兹配音）和他的弟弟加里（杰森•席格尔饰）以及加里的女朋友玛丽（艾米•亚当斯饰）正在洛杉矶度假，可是却被他意外发现了一个由邪恶的石油商特克斯•里奇曼（克里斯•库柏饰）一手策划的阴谋，他打算将布偶剧院夷为平地——因为就在最近，这片供布偶们演绎的舞台的下面，发现了大量的石油储备，财迷心窍的特克斯打算将这一切据为己有。 对于“沃尔特”、加里和玛丽来说，为了挽救布偶剧院，他们必须得筹备一场能够将观众的注意力重新吸引回来的精彩剧目，只有这样才能收集到足以让剧院继续生存下去的1千万美元……他们先是帮助小布偶“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员们，现在他们都分别走上了属于自己的生命之路：“福滋熊”（艾里克•雅各逊配音）加入了一个名叫Moopets的翻唱乐队，表演地点是里诺的一家赌场；“猪小姐”（艾里克•雅各逊配音）如今已经是巴黎版的《时尚》杂志的一位丰满型的美女编辑了；“动物”（艾里克•雅各逊配音）正在圣巴巴拉的一个诊所接受“愤怒管理”的情绪控制治疗；最后是“冒失鬼”（戴夫•戈尔兹配音），他现在已然成为了一个力大无穷的管道工程的商业巨头。