وال-ئی - در آینده‌ای دور اما نه چندان غیرواقعی، جایی که انسان‌ها به دلیل انباشته شدن زباله‌ها از محصولات شرکت چندملیتی قدرتمند Buy N Large زمین را ترک کرده‌اند، وال-ای، یک ربات جمع‌کننده زباله، برای تمیز کردن آشفته‌بازار به جا مانده، باقی‌مانده است. وال-ای که مجذوب اشیاء تاریخی و آهنگ‌های نمایشی زمین است، تنها در زمین به جز یک سوسک خانگی بازیگوش است. یک روز، ایو، یک ربات شیک (و خطرناک) تجسسی، به زمین فرستاده می‌شود تا مدرکی پیدا کند که زندگی دوباره بر روی زمین قابل دوام است. وال-ای عاشق ایو می‌شود. وال-ای ایو را از یک طوفان گرد و غبار نجات می‌دهد و گیاه زنده‌ای که در میان خرابه‌ها پیدا کرده است، به او نشان می‌دهد. طبق "دستورالعمل" ایو، او گیاه را می‌برد و به طور خودکار وارد حالت غیرفعال می‌شود، به جز یک نشانگر سبز چشمک‌زن. وال-ای نمی‌فهمد که چه بر سر دوست جدیدش آمده است، اما به وفاداری به عشق خود، از او در برابر باد، باران و رعد و برق محافظت می‌کند، حتی زمانی که او بی‌پاسخ است. روزی یک کشتی عظیم برای بازپس‌گیری ایو می‌آید، اما وال-ای، از روی عشق یا تنهایی، سوار بر بدنه کشتی می‌شود تا ایو را نجات دهد. کشتی به یک کشتی تفریحی فضایی بزرگ می‌رسد که همه انسان‌هایی را که ۷۰۰ سال پیش زمین را ترک کرده‌اند، حمل می‌کند. مردم زمین در این تفریحگاه فضایی با صندلی‌هایی که شناور هستند و دائماً برنامه‌های تلویزیونی و تماس‌های ویدیویی را تماشا می‌کنند، در حال گشت‌وگذار هستند. آن‌ها تمام وعده‌های غذایی خود را از طریق نی می‌نوشند به دلیل تنبلی و یا از دست دادن استخوان، و همه آن‌ها چنان چاق هستند که به سختی می‌توانند حرکت کنند. وقتی کامپیوتر خودکار، با دستورالعمل‌های فوری که قرن‌ها پیش ارسال شده است، سعی می‌کند مردم زمین را از بازگشت به زمین با دزدیدن گیاه، جلوگیری کند، وال-ای، ایو، کاپیتان چاق و گروهی از ربات‌های شکسته یک تمرد راه می‌اندازند.