Di masa depan yang jauh, saat manusia telah meninggalkan Bumi karena Bumi telah tertutupi sampah dari produk yang dijual oleh perusahaan multinasional Buy N Large. WALL-E adalah robot pengumpul sampah yang dibuat untuk membersihkan bumi dari sampah-sampah, tetapi sampah yang harus dibersihkan terlalu banyak, sehingga manusia harus meninggalkan bumi dengan menggunakan pesawat yang dibuat untuk mengungsikan manusia ke luar angkasa. Sebuah robot WALL-E yang tertarik dengan sejarah Bumi dan pertunjukan musik, tinggal sendirian di bumi bersama seekor kecoa peliharaannya sambil terus membersihkan bumi.
Suatu hari, EVE, sebuah robot pengintai, dikirim ke Bumi untuk menemukan bukti bahwa kehidupan di Bumi dapat kembali