في المستقبل البعيد نرى البشرية وقد هجرت الكرة الأرضية وذهبت لتعيش في الفضاء، السبب هو امتلاء الأرض بالنفايات والمخلفات التي نتجت عن المنتجات التي تصنعها الشركات العملاقة وتستحوذ بها على عقول الناس. (وال إي) إنسان آلي مخصص للتعامل مع النفايات، تركه سكان الأرض خلفهم ليتعامل وحده مع الفوضى التي تسببوا فيها. يتغير مجرى الأحداث عندما يرسل البشر الآلية (إيفا) من أجل البحث عن دليل يثبت أن الأرض تصلح مجددًا لحياة الإنسان. يساعدها وال إي عند هبوطها إلى الأرض، وتكون هذه هي البداية لقصة حب غريبة من نوعها.