Yıllardır çöplerin arasında tek başına çalışan Wall-E, terk edilmiş dünyada bir gün uzaydan gelen Eve ile karşılaşmaktadır. Eve, dünyada yaşam izi aramak için gönderilmiş bir robottur ve Wall-E ona yakınlık duymaya başlamaktadır. İkili kısa sürede birbirine bağlanmaktadır. Wall-E, Eve’in ilgisini çekmek için peşinden gitmektedir. Eve ise Wall-E’nin bulduğu bitkiyi fark edince görevi değişmektedir. Bu küçük keşif, onları Dünya’nın dışına uzanan bir yolculuğa taşımaktadır. Ancak karşılarına çıkan engeller, bitkiyi koruma çabasını zorlaştırmaktadır. Wall-E ve Eve, insanlığın geleceği için önemli olacak bu bitkiyi güvenceye almaya çalışmaktadır.