Una chica joven y sin padres adopta un «perro» de la perrera local, sin saber que supuestamente es un peligroso experimento científico que se ha refugiado en la Tierra y que ahora se esconde de su creador y de quienes lo ven como una amenaza.

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.