Далекое будущее. Земля напоминает большую мусорную корзину, и робот Валл-И был послан на планету, чтобы расчистить весь беспорядок. Однажды на Землю высаживается робот Ив, которая должна проследить за состоянием планеты. Валл-И влюбляется в Ив и делает все, чтобы она была в безопасности. Но, выполнив миссию, Ив возвращается на свою планету, где ее ждут люди, чтобы узнать, безопасно ли возвращаться домой. Валл-И следует за любимой, попадая по пути во множество приключений.