公元2700年，地球被人类祸害成了一个巨大的垃圾场，环境已经到了无法居住的地步。为解决这一问题，人类只能大举迁移到别的星球，并委托一家机器人垃圾清理公司善后。在人类离开之后，垃圾清理公司将机器人瓦力成批地输送到地球，并给他们安装了惟一的指令——垃圾分装。随着时间的推移，机器人一个接一个地坏掉，最后只剩下惟一的一个。这个机器人继续在这个似乎已经被遗忘了的角落里勤勤恳恳地忙碌着。转眼间，就过去了几百年的时间。寂寞与孤独变成了围绕着他的永恒的主题。

然而，一艘突然而至的宇宙飞船打破了这里的平静。它还带来了专职搜索任务的机器人伊娃。当瓦力经历了几百年的孤独，终于见到了另一个机器人时，他觉得自己好像爱上她了。伊娃在经过了反复搜索和精确的计算之后，找到了地球开始复苏的证据：一株绿色植物。她通过宇宙飞船将自己的发现报告给人类，收到了将绿色植物带离地球的指令——人类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、最令人兴奋、也是最具有想象力的奇幻旅程。

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