วอลล์-อี (เบน เบิร์ต) เป็นหุ่นยนต์หัวรั้นตัวหนึ่ง ที่อยู่อย่างโดดเดี่ยวเพื่อทำในสิ่งที่เขาถูกสร้างมาให้ทำเป็นเวลาหลายร้อยปี แล้ววันหนึ่ง วอลล์-อี หุ่นยนต์กำจัดขยะในระดับชั้นโลก ก็ค้นพบเป้าหมายใหม่ในชีวิต นอกเหนือไปจากเก็บสะสมของกิ๊กก๊อก เมื่อเขาได้พบกับหุ่นยนต์จากนอกโลกที่ชื่อ อีฟ (เอลิซซา ไนต์)

อีฟ ได้รู้ว่า วอลล์-อี บังเอิญเจอกุญแจที่จะนำไปสู่อนาคตของดาวดวงนี้ และเธอก็เร่งรุดกลับไปยังอวกาศเพื่อรายงานการค้นพบของเธอให้มนุษย์ที่รอฟังอย่างใจจดใจจ่ออยู่บนยานอวกาศ แอกเซียม ว่าตอนนี้ปลอดภัยพอที่พวกเขาจะกลับบ้านได้เสียที ขณะเดียวกัน วอลล์-อี ก็ไล่ตาม อีฟ ไปทั่วจักรวาล ก่อให้เกิดการผจญภัยสุดหฤหรรษ์ ในบรรยากาศของโลกอนาคตอีก 800 ปีข้างหน้า