Lilo é uma garotinha havaiana de cinco anos que tem um hábito peculiar: adora cuidar dos bichinhos menos favorecidos. Por sua preocupação com os animais e por não pertencer a uma família tradicional (é órfã e mora apenas com a irmã mais velha, Nani), a garotinha é dada como estranha e não consegue fazer muitos amigos. Enquanto isso, em um planeta longínquo, autoridades alienígenas conseguem capturar um perigoso ser geneticamente alterado, com força e inteligência acima do normal e nenhuma tendência à bondade. Quando vão enviá-lo para um planeta-prisão, o monstrinho consegue fugir e, acidentamente, ele cai na Terra. Tentando fugir da equipe encarregada de capturá-lo, o alienígena se faz passar por cachorro e acaba sendo adotado pela doce Lilo. Acreditando que o novo amigo é realmente um bichinho domesticável, a menina começa a chamá-lo de Stitch. O problema é que o extraterrestre tem uma séria propensão a destruir tudo que vê pela frente.