Năm [không xác định] của tương lai xa, hành tinh Trái Đất chìm ngập trong núi rác thải khổng lồ, hậu quả của lối sống tiêu thụ quá mức của nhân loại. Buộc phải rời bỏ ngôi nhà thân yêu, con người trú ngụ trên những con tàu vũ trụ sang trọng, phó thác việc dọn dẹp Trái Đất cho đội quân robot. Tuy nhiên, kế hoạch vĩ đại này thất bại, chỉ còn sót lại duy nhất một robot vẫn miệt mài thực hiện nhiệm vụ: WALL·E. WALL·E (Waste Allocation Load Lifter: Earth-class) không chỉ thu gom và nén rác thành những khối vuông gọn gàng, mà còn âm thầm phát triển những cảm xúc và cá tính rất con người - một 'lỗi' thú vị trong hệ thống lập trình. Cậu mơ về một cuộc sống có ý nghĩa hơn, về một người bạn đồng hành. Ước mơ đó bỗng chốc trở thành hiện thực khi EVE (Extra-terrestrial Vegetation Evaluator), một robot trinh sát tân tiến, xuất hiện. EVE được cử xuống Trái Đất bởi thuyền trưởng của con tàu Axiom, thực hiện một nhiệm vụ tối mật. Bị cuốn hút bởi vẻ đẹp và sự mạnh mẽ của EVE, WALL·E bắt đầu cuộc hành trình theo đuổi tình yêu xuyên dải ngân hà. Chuyến phiêu lưu này không chỉ đưa WALL·E đến những vùng đất xa lạ, mà còn giúp cậu khám phá ra một bí mật động trời, một hy vọng mới cho tương lai của nhân loại, vượt xa những gì chú robot dọn rác nhỏ bé có thể tưởng tượng.
