公元2805年，地球因垃圾泛滥沦为不宜居废墟，人类乘“公理号”飞船流亡太空，留下废品分装机器人瓦力（WALL·E）清理垃圾。数百年过去，同批次机器人尽数损坏，唯独最后一台瓦力在重复劳作中萌生自我意识：它收藏有趣的人类旧物，工余看老歌舞片，与蟑螂为伴，守着荒芜地球的平静日常。 某天，探测机器人伊芙奉命来地球搜寻存活绿植，瓦力对她一见钟情，把意外找到的幼苗赠给她。伊芙确认绿植后进入休眠被接应带回，瓦力攀住飞船追至公理号。流亡数百年的人类孱弱慵懒，全靠自动化系统生活，舰长得知地球可重居决心返航，却遭叛变的自动驾驶舵手阻挠。瓦力与伊芙携手挫败阴谋，帮人类重返家园重建生机，两个机器人也在星海冒险中收获了跨越程序的挚爱。
