在未來的地球，人類因為過度的汙染和垃圾，而不得不撤離地球，前往巨型太空船居住。
地球變成了一個垃圾場，隻有一批垃圾處理機器人留下，負責清理垃圾。
小機器人瓦力，就作為其中一員，長久的執行著任務。
故事的開篇，其他同型號的機器人基本上都壞了。
瓦力像一個拾荒人一樣，在地球這個巨大的垃圾場中，處理垃圾，挑選自己覺得有趣有用的東西。
瓦力是老式機器人，按理說隻是靠程序決定行為。
然而因為長期的獨立運行，他的個人處理核心產生了一些異樣。
瓦力在長期的生活中，學會了看電視，這是它從挑選的垃圾中，組裝出的電視機。
他通過過往的電視節目，了解以前的人類文明，並逐漸萌發出情感。
瓦力孤獨地工作著，每天都會找到一些有趣的物品，收藏在他的家裡。
尤其是一棵小植物，他把它看作是生命的象征。
電影的前麵這一小段，就是在描述瓦力的工作和生活。
這段劇情完全沒有人聲，就像是一個默片一樣，一個不好，就會讓人覺得枯燥。
但皮克斯把它做得很有趣，小瓦力每次的拾荒過程，就像是一次冒險。
在瓦力家中，四到五分鐘的戲，導演極為出色的把瓦力這台機器的人性給建立起來。
他就像個人類年輕人一樣，擁有豐富的情感。
喜歡收集新鮮的小玩意，有強烈的好奇心，各種孩子氣，喜歡用ipod聽音樂，一樣向往愛情。
接下來，一個偶然的機會中，一艘來自太空的航天船，送來了一個名為伊娃的，高級探測機器人。
也就是女主角。
伊娃是太空飛船派來地球，尋找綠色植物的搜尋機器人。
瓦力和伊娃相識，孤獨了幾百年的機器人，好像又充滿了活力，開始帶著伊娃四處參觀。
忽然間，沙塵暴襲來，瓦力帶著伊娃回到了自己的住處。
然後開始向她展示，他在地球上收集的各種寶貝。
伊娃也是一個擁有自我意識的機器人，對瓦力的藏品有著好奇心，兩個機器人還一起看人類的歌舞電影，並照著裡麵的樣子，學著一起跳舞。
瓦力有些操之過急，想要拉伊娃的手，卻被無情拒絕。
被拒絕的瓦力隻好使出殺手鐧，向伊娃展示自己最珍貴的收藏，那一株植物。
這正是伊娃搜尋的目標。
伊娃將青草收到了自己體內，然後就開始休眠，等待著宇宙飛船將自己接回去。
瓦力不知道對方陷入了休眠。
以為是病了，自己有責任照顧她。
這一段拍的很浪漫，瓦力將伊娃拖到外界曬太陽，陪著伊娃一起等待。
其間，幫她遮風擋雨，帶著她流浪，看夕陽。
飛船按照預定程序，將伊娃收回，瓦力不想讓她離開，也跟著上了飛船。
場景由荒蕪的地球，到了絕美的太空景觀。
從這裡開始，電影轉換成冒險故事。
人類的身影出現。
人們在這艘叫真理號的船上，過著衣來伸手飯來張口的日子，不需要任何的勞動，甚至連走路的功能都退化了，全都躺在自己的專屬椅子上。
船長得知了伊娃帶來的好消息，地球上可以出現綠色植物，也就意味著，回歸地球的時候到了。
當船長想要將伊娃體內的植物放入程序，執行回歸指令時，卻發現伊娃的身體裡空空如也。
伊娃被當做謊報軍情的故障機器人送入修理廠，瓦力當然要去營救。