Renhållningsroboten Wall-E är alldeles ensam på jorden sedan människorna övergivit den på grund av miljöförstöring. En dag landar den moderna roboten Eva för att leta efter liv på jorden. Eva finner en planta som genast förs till det rymdskepp där människorna i 700 år väntat på att planeten åter ska bli beboelig. Wall-E blir så förtjust i Eva att han följer med till rymdskeppet.