Au début du XXIIe siècle, la compagnie Buy-N-Large (BnL) monopolise l'économie de la Terre par un trust concentrant les biens et les services. Cette entreprise est devenue un gouvernement mondial globalisé. La surconsommation effrénée a tôt fait de transformer le monde en un dépotoir gigantesque. La société commandite un exode massif à bord de vaisseaux spatiaux dans une tentative de préserver l'humanité. Des milliers de machines robotiques dénommées WALL-E (Waste Allocation Load Lifter: Earth-Class - littéralement en français « compacteur terrien de déchets ») ont été fabriquées par la compagnie. Ces engins ont pour unique tâche de « nettoyer » la Terre en compactant la myriade de détritus qui parsèment le sol, durant les cinq années que doit durer l'exode. Mais beaucoup d'entre eux se désactivent inexplicablement et sont vite hors-service, forçant les humains qui n'ont pas d'autre plan de repli à rester dans l'espace.
Sept cents ans après le début de l'exode humain, il ne reste plus qu'un unique WALL-E en état de fonctionnement. Il déploie au matin des panneaux photovoltaïques pour recharger ses batteries. Ce robot passe ses journées entières à compacter des déchets.
