《机器人总动员》讲述了在公元2700年的时候，地球已经面目全非了。被人类毫无节制的使用资源，而且肆无忌惮的制造垃圾，并且还不处理掉。
最后地球被祸害成一个巨大的垃圾场，已经没有人居住了。人类都大举的迁移到了别的适合人类生存的星球了，人类委托了一家机器人清理公司对地球上的垃圾进行善后，直到把地球的生态环境恢复到平衡的状态。
在人类离开之后，机器人清理公司派了机器人瓦力分批的去往地球，并且给他们只输入了一个指令，那就是垃圾分装。但是随着时间的流逝，机器人们一个个接着损坏掉，就这样几百年过去了，地球上就剩下了一个瓦力机器人，似乎被遗忘在了这里，但是它还是勤勤恳恳的执行着自己的使命。直到有一天，有一艘宇宙飞船落在了地球。
在飞船上下来的是专职搜索的机器人伊娃，当瓦力经历了几百年的孤独之后，终于见到了另一个机器人。他觉得自己好像爱上她了，伊娃在经过了精确的计算之后，数据显示瓦力很可能是关乎着地球未来能不能恢复的关键。
于是，她通过宇宙飞船将自己的发现报告给人类，之后，伊娃收到了将瓦力带离地球的指令。而人类这边也正想尽办法重回地球，所以他们不会放弃任何可能的机会。于是瓦力追随着伊娃，展开了一次穿越整个银河系的奇幻旅程。
