Rengøringsrobotten Wall-E er helt alene på Jorden, efter at menneskene forlod den på grund af miljøforurening. En dag lander den moderne robot Eva for at lede efter liv på Jorden. Eva finder en plante, som straks føres til det rumskib, hvor menneskene i 700 år har ventet på, at planet igen skulle blive beboelig. Wall-E bliver så betaget af Eva, at han følger med til rumskibet.