Após entulhar a Terra de lixo e poluir a atmosfera com gases tóxicos, a humanidade deixou o planeta e passou a viver em uma gigantesca nave. O plano era ficar na nave enquanto robôs são deixados para limpar o planeta. Apenas uma unidade WALL-E permanece ativa, tendo desenvolvido personalidade própria, o hábito de coletar vários artefatos do lixo enquanto realiza seu trabalho e se tornando amigo de uma barata. Um dia, WALL-E descobre uma pequena planta crescendo em meio ao lixo e a leva para casa, em um depósito. Conseguiria ele, salvar o planeta?