ในโลกอนาคตที่มนุษย์ทิ้งโลกจนเต็มไปด้วยขยะ วอลล์-อี หุ่นยนต์เก็บขยะตัวน้อยถูกทิ้งให้ทำงานเดียวดายมานับร้อยปี จนกระทั่งวันหนึ่งเขาได้พบกับอีฟ หุ่นยนต์สำรวจสุดล้ำสมัยที่ลงมาจากยานอวกาศ วอลล์-อีตกหลุมรักเธอทันทีและตัดสินใจตามเธอไปสู่การผจญภัยในอวกาศที่เต็มไปด้วยอันตรายและความน่าตื่นเต้น การเดินทางครั้งนี้ไม่เพียงเปลี่ยนชีวิตของเขา แต่ยังเปิดเผยความลับที่อาจเปลี่ยนแปลงชะตากรรมของมวลมนุษยชาติอีกด้วย