Wall-E følger historien om en lille, følsom robot, hvis eneste formål er at rydde op i Jordens voluminøse affald. I år 2700 har menneskeheden efterladt millioner af små papirkurven for at gøre planeten beboelig igen. Alligevel er det kun Wall-E, der forbliver funktionel og udfører pligtopfyldende sin opgave, mens han indsamler et underligt sortiment af souvenirs. Hans uundgåelige liv får en ny betydning, når han møder en slank, skinnende robot ved navn Eve, sendt af mennesker for at overvåge oprydningsfremskridt.