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佃航平（阿部宽饰）曾经是宇宙科学研究机构的研究员，因工作失败辞职回到家乡，经营父亲留下的工厂佃制作所。航平的工厂遇到经营危机，而此时工厂的会计部长殿村直弘（立川谈春饰）的父亲突然病倒。殿村老家是有三百年历史的农家，他每周末要回去帮忙，照顾父亲。在去看望他时航平突然产生了新的想法，从此后，佃制作所迎来了新的换型期。。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，某黑心上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……。