Действие разворачивается параллельно событиям оригинального мультфильма про робота-мусорщика ВАЛЛ-И, который в погоне за таинственной ЕВОЙ оказался на борту космического корабля-ковчега «Аксиома». Теперь во главе истории находится робот-сварщик по имени БЕРН·И, который был активирован по тревоге для ремонта поврежденной антенны на внешнем корпусе корабля. По мере того, как ВАЛЛ-И и ЕВА пытаются противостоять искусственному интеллекту АВТО, чтобы вернуть капитану управление «Аксиомой», БЕРН·И невольно превращает рядовую процедуру починки антенны в настоящее приключение.