Około siedemset lat w przyszłości, Ziemia jest nadmiernie zanieczyszczona śmieciami i zniszczeniami życia roślin i zwierząt, z powodu lat nieostrożnego korzystania ze środowiska. Ludzie, którzy przeżyli opuścili Ziemię i żyją na statku kosmicznym.
Ludzie stworzyli specjalne roboty do czyszczenia Ziemi, aby mogli wrócić na Ziemię później, ale środowisko nie odzyska i jak czas mija roboty zaczynają się niszczyć przez surową pogodę i nieprzyjazną ziemię, tylko jeden przeżywa o imieniu WALL-E.
WALL-E spędza swoje dni przekształcając śmieci w stałe bloki i budując z nimi struktury. Zbiera również ciekawe rzeczy i trzyma je w garażu, który dzieli z karaluchem, swoim jedynym przyjacielem.
Jednego dnia przybywa gigantyczny statek kosmiczny i zrzuca nowego robota o imieniu EVE.
Eve zostaje wysłana na Ziemię, aby dowiedzieć się, czy życie istnieje na Ziemi. EVE koncentruje się na znalezieniu istnienia życia ignorując WALL-E całkowicie jak on był nie-żywa rzecz. Wall-E ratuje EVE z burzy piaskowej i zapewnia jej schronienie, gdzie Wall-E pokazuje jej ostatnią żywą roślinę.
EVE zdobywa roślinę i automatycznie wchodzi w stan dezaktywacji. EVE staje się nieruchoma jak posąg. WALL-E, nie rozumie, co się stało z jego nowym przyjacielem, ale, wierny swojej miłości, chroni ją przed wiatrem, deszczem i piorunami, nawet jak ona nie reaguje.
Kilka dni później masywny statek przychodzi zabrać EVE, jak WALL-E nie chciał stracić EVE, on wisi na zewnątrz statku. Statek przybywa z powrotem na dużej stacji kosmicznej, gdzie wszyscy ludzie są staying.
WALL-E śledzi EVE do komór złych robotów, którzy próbowali zniszczyć EVE, jak również ostatni żywy roślin, jak chcieli dla ludzkości zginąć.
Kapitan statku dowiaduje się o tej sztuczce złych robotów i z pomocą WALL-E i EVE, ratuje ostatnią żywą roślinę i niszczy wszystkie złe roboty.
Wtedy ustanowili cywilizację ponownie na ziemi i żyli po ludzku wszyscy razem z EVE i Wall-E.
.