Approssimativamente settecento anni nel futuro, la Terra è eccessivamente inquinata con spazzatura e distruzioni di vita vegetale e animale, a causa di anni di uso incurante dell’ambiente. Gli umani sopravvissuti hanno abbandonato la terra e vivono su un’astronave.
Gli umani hanno creato dei robot speciali per pulire la terra in modo da poter tornare sulla terra più tardi, ma l’ambiente non riesce a riprendersi e col passare del tempo i robot iniziano a distruggersi a causa del clima rigido e della terra non amichevole, solo uno sopravvive di nome WALL-E.
WALL-E passa le sue giornate a convertire la spazzatura in blocchi solidi e costruire strutture con essi. Raccoglie anche alcune cose interessanti e le tiene nel garage che condivide con uno scarafaggio, il suo unico amico.
Un giorno, una nave spaziale gigante arriva e lascia cadere un nuovo robot di nome EVE.
Eve viene inviato sulla Terra per scoprire se esiste la vita sulla terra. EVE si concentra sulla ricerca dell’esistenza della vita ignorando completamente WALL-E che era un essere non vivente. Wall-E salva EVE da una tempesta di polvere e le fornisce un riparo, dove Wall-E le mostra un’ultima pianta vivente.
EVE cattura la pianta ed entra automaticamente in stato disattivato. EVE diventa immobile come una statua. WALL-E, non capisce cosa sia successo alla sua nuova amica, ma, fedele al suo amore, la protegge dal vento, dalla pioggia e dai fulmini, anche se lei non risponde.
Diversi giorni dopo un’enorme nave arriva per portare via EVE, poiché WALL-E non voleva perdere EVE, si blocca fuori dalla nave. La nave arriva di nuovo ad una grande stazione spaziale dove tutti gli umani sono alloggiati.
WALL-E rintraccia EVE nelle camere dei robot malvagi che stavano cercando di distruggere EVE e l’ultima pianta vivente, perché volevano che l’umanità morisse.
Il capitano della nave scopre questo trucco dei robot malvagi e con l’aiuto di WALL-E ed EVE, salva l’ultima pianta vivente e distrugge tutti i robot malvagi.
Poi stabiliscono di nuovo la civiltà sulla terra e vivono umanamente tutti insieme con EVE e Wall-E.