På 2800-tallet har jordkloden blitt en ødemark overfylt av søppel, på grunn av utbredt forbrukerisme og bedrifters grådighet. Syv århundrer tidligere evakuerte det gigantiske selskapet Buy-n-Large (BnL) hele menneskeheten til verdensrommet. Av alle robotene som BnL etterlot på jordkloden for å rydde opp i alt søppelet, er det bare én robot som fremdeles er i drift: en Waste Allocation Load-Lifter: Earth-Class-robot (WALL-E) som forsøker å rydde opp i alt søppel som menneskene etterlot seg. Men en dag oppdager Wall-E plutselig en ubemannet sonde som har med seg en egg-formet robot ved navn Extraterrestrial Vegetation Evaluator (EVE) en vakker og moderne robot som nettopp har ankommet jordkloden.