หลังจากที่มนุษย์ปล่อยโลกให้ทิ้งร้างไปด้วยขยะเป็นเวลา 700 ปี วอลล์-อี (WALL-E) หุ่นยนต์กำจัดขยะ มาจากชื่อเต็มคือ Waste Allocation Load Lifter – Earth-Class ก็ยังคงทำหน้าที่เก็บขยะอยู่บนโลก โดยมีแมลงสาบเป็นเพื่อน จนวันหนึ่งฟ้าก็ส่งหุ่นยนต์สำรวจรุ่นล่าสุดที่ชื่อ อีฟ (EVE) มาจากชื่อเต็มคือ Extraterrestrial Vegetation Evaluator มายังโลกเพื่อค้นหาต้นไม้ วอลล์-อีได้เจอกับอีฟ และตกหลุมรัก หลังจากทั้งคู่ได้สานสัมพันธ์กัน วอลล์-อี ก็ได้มอบของขวัญแก่อีฟ คือต้นไม้ และนั่นเป็นจุดพลิกผันให้วอลล์-อี ต้องเดินทางจากโลกไป ติดตามอีฟมายังยานอวกาศแอกเซี่ยมที่ซึ่งมนุษย์ใช้เป็นยานลี้ภัย เพื่อหนีไปจากโลก

บนยานแอ็กเซี่ยมแห่งนี้ เต็มไปด้วยมนุษย์และหุ่นยนต์ที่ใช้ชีวิตร่วมกัน ดูผิวเผินแล้ว อาจดูเหมือนว่ามนุษย์เป็นเจ้านาย คอยสั่งการให้หุ่นยนต์ทำตามคำสั่ง และช่วยเหลือ อำนวยความสะดวกให้ตนเอง แต่ในความเป็นจริงนั้น มนุษย์ได้ตกเป็นทาสของความสะดวกสบาย ไม่สามารถทำแม้แต่เรื่องง่ายอย่างการล้างหน้าแปรงฟันด้วยตนเองได้ ทุกอย่าง ทุกกิจกรรม ล้วนแล้วแต่ต้องพึ่งพาหุ่นยนต์ทั้งสิ้น เรื่องกลับกลายเป็นว่าหุ่นยนต์ที่มีหน้ารับใช้มนุษย์ ได้ควบคุมมนุษย์ไว้ได้โดยสิ้นเชิง แต่เมื่อวอลล์-อีเข้ามา ก็ทำให้ทุกๆ อย่างเปลี่ยนแปลงไป

ความใสซื่อของวอลล์-อี นอกจากจะชนะใจอีฟแล้ว ยังทำให้เหล่ามนุษย์ที่ทิ้งโลกที่ตนทำให้สกปรก เสียหาย และเต็มไปด้วยเศษขยะจากความไม่ใส่ใจของพวกตน ได้ตระหนักถึงความสำคัญของแผ่นดินเกิด และการยืนหยัดต่อสู้เพื่อให้ได้มาซึ่งสิ่งที่ตนเองต้องการ โดยไม่หวังพึ่งพาแต่หุ่นยนต์เหมือนเช่นที่ผ่านมา