公元2700年，人类因地球污染严重而被迫离开，委托Buynlarge公司清理垃圾。该公司开发了WALL·E机器人负责这项工作。随着时间的推移，其他机器人相继损坏，只剩下最后一个WALL·E仍在坚持。它逐渐拥有了自我意识，喜欢收集宝贝、观看古老的歌舞片，并与一只蟑螂为伴。一天，一艘宇宙飞船的到来打破了它平静的生活。飞船带来了先进的机器人EVE，WALL·E对她一见钟情。EVE的任务是寻找地球上是否有生命迹象的植物。WALL·E无意中发现了一株植物，并与EVE一起展开了一段冒险之旅，最终帮助人类重返地球。