Sau hàng trăm năm cô đơn, lặp đi lặp lại công việc nhàm chán, chú rô-bốt WALL-E (Waste Allocation Load Lifter Earth-Class - Người máy dọn dẹp chất thải chỉ định trên Trái Đất) đã tìm ra mục đích sống mới khi gặp được cô người máy thăm dò xinh đẹp EVE (Extra-terrestrial Vegetation Evaluator - Người máy đánh giá thực vật ngoài trái đất). EVE phát hiện ra rằng WALL-E đã tình cờ nắm giữ chìa khóa bí mật cho tương lai của Trái Đất, và ngay lập tức trở lại không gian để thông báo cho loài người, vốn đang thiết tha chờ ngày trở lại quê nhà trên con tàu vũ trụ sang trọng Axiom. Trong khi đó, WALL-E theo đuổi EVE qua dải ngân hà và bắt đầu một trong những cuộc phiêu lưu kỳ thú và hài hước nhất từ trước tới nay từng được đưa lên màn ảnh.
