Långt in i framtiden har människan sedan länge flytt jorden i väntan på att kunna återvända. Kvar finns bara en flitig liten robot vid namn WALL-E, vars jobb är att städa upp och packa ihop skrot. Men det är ensamt, så när robotsonden EVA plötsligt dyker upp blir WALL-E helt trollbunden. Vem är hon? Var kommer hon ifrån? Vad gör hon på jorden? Svaren får WALL-E då han bestämmer sig för att följa efter EVA på ett oväntat och spännande äventyr genom världsrymden!