Dr.
Jumba Jookiba ilmuwan "genius jahat" diadili oleh badan pemerintah galaksi akibat melakukan eksperimen
genetika secara ilegal, termasuk membuat
Experiment 626,
seekor monster kurang ajar yang diprogram untuk menghancurkan, dan
hampir mustahil dihancurkan. Jumba dihukum penjara, dan Eksperimen 626
menerima hukuman berupa pengasingan di sebuah
asteroid.
Ketika sedang diangkut dengan kapal Captain Gantu, 626 melarikan diri
dengan pesawat kecil ke planet Bumi. Pemimpin galaksi Grand Councilwoman
secara diam-diam memerintahkan
Agent Pleakley bekerja sama dengan Jumba untuk menangkap 626. Eksperimen 626 mendarat darurat di
Hawaii
dan selamat tiba di Bumi. Namun setelah itu pingsan tertabrak truk yang
lewat. Para sopir truk yang menabraknya mengira 626 adalah sejenis
anjing trah, dan membawanya ke tempat penampungan anjing liar.
Nani Pelekai, adalah gadis Hawaii berusia 19 tahun yang seorang diri mengasuh adik perempuan bernama
Lilo. Orang tua dari kakak beradik ini baru saja meninggal dunia dalam kecelakaan. Pekerja sosial
Cobra Bubbles khawatir Nani tidak mampu mengasuh Lilo yang aktif dan sulit diatur. Cobra mengusulkan Lilo dimasukkan ke
rumah yatim
atau dicarikan orang tua asuh, tapi usul tersebut ditolak oleh Nani.
Nani membolehkan Lilo memelihara seekor anjing setelah mendengar doa
Lilo di kamar yang memohon agar diberikan seorang sahabat. Lilo tidak
memiliki "seorang teman pun" karena anak perempuan sebaya semua
menjadikannya bulan-bulanan. Di tempat penampungan anjing, Lilo langsung
jatuh hati pada Eksperimen 626, meskipun Nani dan petugas tempat
penampungan curiga dengan kelakuan "anjing" yang "aneh" itu. Lilo
mengadopsi Eksperimen 626 sebagai binatang peliharaan, dan menamakannya
"Stitch". Stitch mengajak Lilo berkeliling mencari jalan melarikan diri.
Namun akhirnya menyerah setelah tahu dirinya berada di sebuah pulau
yang dikelilingi laut. Kelemahan utama Stitch adalah tidak dapat
berenang. Stitch dengan cepat tenggelam ke dasar laut dan perlu ditolong
oleh Lilo yang pandai menyelam.
Nani yang sibuk mencari-cari pekerjaan, terpaksa mengajak Lilo dan
Stitch ketika diwawancarai. Lilo mengajarkan Stitch agar tidak terlalu
agresif dengan mendorongnya bertingkah laku seperti
Elvis Presley
yang menurutnya adalah "warga panutan". Tingkah laku Stitch sewaktu
menghindari aksi tangkapan Jumba dan Pleakley, merusak kesempatan Nani
untuk mendapat kerja. Seorang kawan Nani yang bernama David melihat Nani
yang gagal melamar menjadi
penjaga pantai
akibat ulah Stitch. Nani yang sedang bersedih diajak David berselancar.
Ketika Nani, Lilo, dan Stitch sedang berselancar di ombak besar, Jumba
sekali lagi berusaha menangkap Stitch dengan menariknya dari bawah air.
Namun yang terjadi, Stitch ikut menarik Lilo ke dasar laut. Walaupun
mereka semuanya selamat kembali ke pantai, Cobra melihat peristiwa itu
dari tepi pantai. Stitch dilihatnya seperti berusaha menenggelamkan
Lilo. Kepada Nani, Cobra berkata bahwa keesokan harinya Lilo terpaksa
diambil untuk dicarikan orang tua asuh. Stitch menyesal telah membuat
banyak kesulitan, dan pergi meninggalkan Lilo dan Nani. Lilo berkata
"Namun aku akan mengingatmu. Aku ingat semua yang sudah pergi."
Keesokan harinya, ketika Nani sedang menunggu kedatangan Cobra, David
datang menyampaikan tawaran kerja. Mengingat hari masih pagi, Nani
setuju untuk pergi bersama David. Lilo diminta Nani agar baik-baik di
rumah sementara Nani pergi wawancara. Jumba memergoki Stitch yang sedang
bersembunyi di hutan. Kepadanya Jumba berkata bahwa Stitch tidak akan
benar-benar memiliki "keluarga" karena Eksperimen 626 diciptakan hanya
untuk menghancurkan. Di bawah tembakan gencar Jumba yang mengejarnya,
Stitch berlari ke rumah Lilo. Melihat Stitch sedang berduel dengan
Jumba, Lilo menelepon Cobra untuk meminta bantuan. Rumah Lilo jadi
hancur berantakan karena duel Stitch dan Jumba.
Ketika Nani dan Cobra beradu pendapat mengenai Lilo, sendirian Lilo
menyelinap ke hutan untuk menemui Stitch. Stitch mengaku kepada Lilo
bahwa dirinya
makhluk asing
dari luar angkasa. Ketika Lilo mengatakan bahwa Stitch sudah merusakkan
segalanya, keduanya ditangkap oleh Captain Gantu. Nani terkejut melihat
Captain Gantu memasukkan Lilo dan Stitch ke dalam tabung kaca, dan
dibawa pergi dengan pesawat luar angkasa. Namun, Stitch berhasil
membebaskan diri setelah pesawat Gantu mengangkasa. Nani kemudian
menyadari bahwa Stitch bukanlah seekor anjing, dan meminta penjelasan
yang sebenarnya dari Stitch. Sosok Jumba dan Pleakley sebagai makhluk
asing juga terbongkar oleh Nani ketika keduanya sedang menangkap Stitch.
Jumba dan Pleakley akhirnya mengaku kenal Lilo, dan mau membantu Stitch
membebaskan Lilo sedang dibawa Gantu ke luar angkasa. Stitch mengejar
Gantu dengan bantuan pesawat yang dikemudikan Jumba. Setelah meledakkan
truk tanker di kawah gunung berapi, Stitch melesat ke udara mengejar
pesawat Gantu. Stitch berhasil mengalahkan Gantu dan membebaskan Lilo.
Setelah pesawat Jumba mendarat di Bumi, mereka dipergoki oleh Grand
Councilwoman yang ternyata sudah tiba di Bumi untuk menangkap Stitch.
Namun akhirnya Grand Councilwoman tidak tega melihat Stitch yang sudah
belajar berbicara, dan akrab dengan Nani dan Lilo. Setelah melihat
sertifikat kepemilikan anjing atas nama Lilo yang menyatakan Lilo
sebagai pemilik Stitch, Councilwoman secara resmi menyatakan Stitch
sebagai bagian dari keluarga Nani dan Lilo. Stitch diizinkannya tinggal
di Bumi bersama manusia sebagai pengasuh. Councilwoman memerintahkan
para penjaga untuk menangkap Gantu. Pleakley dan Jumba tidak dibolehkan
kembali ke pesawat luar angkasa mereka. Cobra ternyata mantan agen
CIA spesialis makhluk asing. Sebelumnya Cobra sudah pernah bertemu Councilwoman di
Roswell pada tahun
1973.
Councilwoman meminta Cobra untuk mengawasi keluarga baru Stitch.
Ditemani Jumba dan Pleakley, Stitch diterima sebagai anggota keluarga
Nani dan Lilo.
