Tänk om mänskligheten var tvungen att lämna Jorden och någon glömde att stänga av den sista roboten? Efter att i 700 ensamma år gjort det han är byggd för upptäcker Wall-E (en förkortning av Wankelmotor LastLyftare Ekonomiklass) en ny mening i livet, förutom att samla på krims-krams, när han möter den eleganta sökarroboten EVA. EVA inser snart att WALL-E av en slump har upptäckt nyckeln till planetens framtid, och åker tillbaka till rymden för att rapportera om sitt fynd till människorna (som otåligt har väntat på besked om det är möjligt att återvända hem). Under tiden jagar WALL-E EVA genom galaxen...