Las aventuras de Lilo (una pequeña niña hawaiana) y Stitch (el extraterrestre más buscado de la galaxia) continuan. Stitch, Pleakley y el Dr. Jumba son parte de la familia ahora. Pero lo que Lilo y Stitch no saben es que el Dr. Jumba trajo otro de sus "experimentos" alienígenas a Hawai.

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.