Di tengah keindahan Hawaii, Lilo, seorang gadis kecil pemberani, mengadopsi "anjing" yang ternyata adalah eksperimen genetis #626 bernama Stitch—makhluk super kuat dan destruktif dari luar angkasa yang kabur dari penjara galaksi. Bersama kakaknya, Nani, mereka berusaha mempertahankan keluarga mereka dari ancaman pekerja sosial, sementara dua agen alien kikuk berusaha menangkap Stitch. Namun, melalui cinta dan tarian hula, Stitch belajar arti keluarga sejati. Bisakah makhluk kecil ini mengubah takdirnya sebelum segalanya terlambat?