Lilo, una niña hawaiana que se siente sola, decide adoptar un "perro" muy feo al que llama Stitch, que podría ser la compañía perfecta si no fuera en realidad el fruto de un experimento genético que se ha escapado de un planeta alienígena y que ha aterrizado en la tierra por casualidad. Con su amor y su inquebrantable fe en el "ohana" (el concepto hawaiano de la familia), Lilo termina conquistando el corazón de Stitch y le ofrece algo que el original perro nunca pensó tener: un hogar. Lilo quiere seguir los pasos de su madre y presentarse a un concurso de baile hawaiano. Por su parte, Stitch se porta cada vez mejor haciendo que su “nivel de bondad” sea cada vez más alto. La vida en Hawai parece ir a las mil maravillas… hasta que Stitch sufre un “fallo técnico” y todo empieza a desbaratarse. Lilo, Nani, David y Jumba van a necesitar todo el “Ohana” del mundo para salvar a su pequeño amigo.