Di masa depan yang jauh, Bumi telah menjadi gurun terpencil, ditinggalkan oleh umat manusia dan dipenuhi tumpukan sampah. Di tengah reruntuhan, robot kecil menggemaskan bernama WALL-E menghabiskan hari-harinya tanpa lelah membersihkan kekacauan tersebut. Namun ketika robot ramping berteknologi tinggi bernama EVE tiba dalam misi mencari tanda-tanda kehidupan, WALL-E langsung jatuh cinta. Bersama-sama, mereka memulai perjalanan melintasi kosmos.