WALL-E hidup sendirian di Bumi dan menghabiskan waktunya untuk mengkompresi sampah menjadi kubus-kubus kecil. Suatu hari, sebuah robot bernama EVE (Extraterrestrial Vegetation Evaluator) dikirim ke Bumi untuk mencari tanda-tanda kehidupan tanaman. WALL-E langsung jatuh cinta dengan EVE dan menunjukkan padanya keadaan Bumi yang sebenarnya.