沃尔特（Peter Linz 配音）和盖瑞（杰森·席格尔 Jason Segel 饰）是一对情深意笃的兄弟，所不同的是沃尔特是一个永远不会长高的布偶，而盖瑞则是正常的人类。岁月流逝，盖瑞渐渐长大，拥有自己的工作和爱情，沃尔特则始终保持孩童般的心，他最爱看的就是电视上播放 的布偶秀，即使这个节目已经停播多年，但他还是布偶秀的忠实粉丝。某天，盖瑞和女友玛丽（艾米·亚当斯 Amy Adams 饰）、沃尔特前往洛杉矶旅行，顺便参观布偶秀的剧院。沃尔特意外得知，某黑心商人要收购这里的土地挖掘石油。为了保护心中的圣地，他必须找到散落在各个角落的布偶家族成员……