一个垃圾处理机器人坠落到一颗全是活体星球的奇异世界，这里的山川河流都是会呼吸的生物。
垃圾处理机器人WALL·Q在例行工作时被宇宙风暴卷走，坠毁在一颗从未被记录的“生物行星”上。这里的土地像皮肤一样有纹理，河流是蓝色的血管，而山脉则是熟睡巨兽的脊背。WALL·Q的职责是“清理垃圾”，它一落地就开始燃烧这里的有机残渣，却导致整片森林“疼痛尖叫”。它遇到了能瞬移的兔子、会说话的蒲公英，以及一个能用眼泪发电的小女孩。它们告诉WALL·Q，这颗星球正在“生病”，而人类丢弃的宇宙垃圾是罪魁祸首。WALL·Q从毁灭者变成了守护者，它利用自己的垃圾处理能力，将太空垃圾分解成养分，反哺给生病的土地。最终，这颗星球为了感谢它，用自己的生物能量为WALL·Q造了一颗能返回地球的“心脏”。
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