Когда человечество покинуло Землю, оставив её погрязать в мусоре, на страже планеты остался одинокий робот ВАЛЛ·И. Годами он прилежно сортирует отходы, мечтая о чем-то большем. Однажды на Землю прибывает исследовательский дрон по имени ЕВА. ВАЛЛ·И влюбляется в неё и обнаруживает у себя редкую находку — растущий росток, что пробуждает в ЕВЕ важную миссию. Следуя за своей новой подругой в космос, ВАЛЛ·И попадает на гигантский звездолёт "Аксиома", где состоится его встреча с людьми, забывшими, что значит жить на Земле. Вместе с ЕВой и неожиданными друзьями-роботами он решает вернуть человечеству надежду и жизнь на родной планете. ВАЛЛ·И становится искрой перемен, пробуждая в людях любовь и стремление к дому.