In het jaar 2815 is er geen mens meer op aarde te bespeuren. Vanwege een oververvuiling heeft de mensheid zich teruggetrokken en zijn ze op een groot ruimteschip gevlucht, genaamd de Axiom. Er is niemand meer te bespeuren op aarde, uitgezonderd Wall-E. Het kleine robotje dat eenzaam en alleen nog steeds bezig is met het schoonmaken van de verlaten planeet. Alle andere robotten zijn reeds verloren gegaan maar Wall-E weet zichzelf steeds te repareren. Wall-E kan grote bergen afval samenpersen tot kleine pakjes. In zijn huis verzamelt hij de gekste spullen die hij doorheen de jaren vond. Op een dag komt EVE met een ruimtesonde aan op de Aarde. Zij is een veel geavanceerder dan Wall-E en komt de aarde onderzoeken op een teken van leven. Wanneer Wall-E haar ziet, wordt hij direct verliefd en doet er alles aan om haar voor zich te winnen. Hij toont zijn verzamelde collectie dat onder meer een levend plantje in een bruine, versleten schoen bevat. EVE neemt het plantje geheel mee en wordt door het ruimteschip Axiom opgehaald. Wall-E wordt verliefd achtergelaten maar gaat haar achterna!