沃爾特(Peter Linz 配音)和蓋瑞(傑森·席格爾 Jason Segel 飾)是一對情深意篤的兄弟,所不同的是沃爾特是一個永遠不會長高的布偶,而蓋瑞則是正常的人類。歲月流逝,蓋瑞漸漸長大,擁有自己的工作和愛情,沃爾特則始終保持孩童般的心,他最愛看的就是電視上播放的布偶秀,即使這個節目已經停播多年,但他還是布偶秀的忠實粉絲。某天,蓋瑞和女友瑪麗(艾米·亞當斯 Amy Adams 飾)、沃爾特前往洛杉磯旅行,順便參觀布偶秀的劇院。沃爾特意外得知,某黑心上人要收購這裏的土地挖掘石油。為了保護心中的聖地,他必須找到散落在各個角落的布偶家族成員……