В 2100-х годах мегакорпорация Buy ‘n Large взяла под контроль всю сферу экономических услуг на Земле, став в итоге мировым правительством. Из-за большого количества неперерабатываемых отходов планета становится настолько грязной, что на ней больше нельзя поддерживать жизнь. В попытке сохранить человечество, Buy ‘n Large осуществляет его исход в космос на борту крупнейшего в истории человечества корабля «Аксиома» (в сюжете также есть упоминания о других кораблях). На очистку планеты были брошены тысячи роботов ВАЛЛ-И. Однако, семьсот лет спустя, в рабочем состоянии остаётся только один ВАЛЛ-И (в англ. версии озвучивает Бен Бёртт). И в 2810 году планета по-прежнему покрыта мусором, часть из которого роботы класса ВАЛЛ-И уже сложили в огромные башни.

Длительная работа ВАЛЛ-И способствовала развитию в нём личности. Он собирает всевозможные остатки былой цивилизации, которые находит среди гор мусора, имеет в качестве питомца неуязвимого таракана Хэла (он два раза был раздавлен ВАЛЛ-И и один раз застрелен ЕВой и остался целёхоньким). Необычной же находкой становится растение, обнаруженное в одном из выброшенных на помойку холодильников. В своём «доме» на видеомагнитофоне и iPod’е через линзу Френеля он регулярно просматривает видеокассету с фильмом «Хэлло, Долли!» (1969), где ему особенно нравятся музыкальные номера «Put On Your Sunday Clothes» и «It Only Takes a Moment». Запись учит его человеческим чувствам, эмоциям и поведению, из которых ему нравится больше всего — держаться за руки. Однажды на планету прилетает ЕВА (Естествоведческая Автоматика, в оригинале EVE (Extraterrestrial Vegetation Evaluator); озвучена Элиссой Найт) — робот, посланный с «Аксиомы» для поиска растительной жизни. ВАЛЛ-И влюбляется в неё, но несмотря на все его усилия, главным для ЕВы остаётся её программа. Когда ВАЛЛ-И показывает ей найденное растение, она сразу же помещает его (растение) в специальное хранилище внутри себя и отключается. ВАЛЛ-И пытается разбудить её, ухаживает за ней, пока неожиданно для него за ней не прибывает корабль. Когда корабль увозит ЕВу с Земли, ВАЛЛ-И, не желая расставаться с любимой, цепляется за наружную обшивку корабля и улетает вместе с ним.В 2100-х годах мегакорпорация Buy ‘n Large взяла под контроль всю сферу экономических услуг на Земле, став в итоге мировым правительством. Из-за большого количества неперерабатываемых отходов планета становится настолько грязной, что на ней больше нельзя поддерживать жизнь. В попытке сохранить человечество, Buy ‘n Large осуществляет его исход в космос на борту крупнейшего в истории человечества корабля «Аксиома» (в сюжете также есть упоминания о других кораблях). На очистку планеты были брошены тысячи роботов ВАЛЛ-И. Однако, семьсот лет спустя, в рабочем состоянии остаётся только один ВАЛЛ-И (в англ. версии озвучивает Бен Бёртт). И в 2810 году планета по-прежнему покрыта мусором, часть из которого роботы класса ВАЛЛ-И уже сложили в огромные башни.

Длительная работа ВАЛЛ-И способствовала развитию в нём личности. Он собирает всевозможные остатки былой цивилизации, которые находит среди гор мусора, имеет в качестве питомца неуязвимого таракана Хэла (он два раза был раздавлен ВАЛЛ-И и один раз застрелен ЕВой и остался целёхоньким). Необычной же находкой становится растение, обнаруженное в одном из выброшенных на помойку холодильников. В своём «доме» на видеомагнитофоне и iPod’е через линзу Френеля он регулярно просматривает видеокассету с фильмом «Хэлло, Долли!» (1969), где ему особенно нравятся музыкальные номера «Put On Your Sunday Clothes» и «It Only Takes a Moment». Запись учит его человеческим чувствам, эмоциям и поведению, из которых ему нравится больше всего — держаться за руки. Однажды на планету прилетает ЕВА (Естествоведческая Автоматика, в оригинале EVE (Extraterrestrial Vegetation Evaluator); озвучена Элиссой Найт) — робот, посланный с «Аксиомы» для поиска растительной жизни. ВАЛЛ-И влюбляется в неё, но несмотря на все его усилия, главным для ЕВы остаётся её программа. Когда ВАЛЛ-И показывает ей найденное растение, она сразу же помещает его (растение) в специальное хранилище внутри себя и отключается. ВАЛЛ-И пытается разбудить её, ухаживает за ней, пока неожиданно для него за ней не прибывает корабль. Когда корабль увозит ЕВу с Земли, ВАЛЛ-И, не желая расставаться с любимой, цепляется за наружную обшивку корабля и улетает вместе с ним.