Nhà khoa học xấu xa ngoài hành tinh Dr. Jumba Jookiba tạo ra những sinh vật độc ác. Điều này đi ngược với luật pháp của hành tinh của ông, nên ông bị bắt giữ. Trong lúc đó, một thí nghiệm mang số 626 đã thoát khỏi hành tinh và bay tới Trái đất bằng tàu vũ trụ đến Trái Đất. Ở trái đất, cô bé Lilo đã nghĩ thí nghiệm 626 là một con chó nên đặt tên là Stitch và nhặt về nuôi. Stitch trở thành bạn thân nhất của Lilo. Cô bé cố gắng dạy Stitch trở nên ngoan ngoãn và tốt. Lilo dùng nhạc của Elvis Presley để dạy Stitch. Stitch đã học được rằng Ohana nghĩa là gia đình. Gia đình nghĩa là không ai bị bỏ rơi hay bị lãng quên. Sau đó, những thí nghiệm của Jumba do bị Dr.Hamsterviel, một nhà bác học xấu xa khác, đánh cắp. Nhưng lại trốn xuống Trái Đất, nên Lilo và Stitch có nhiệm vụ là tìm kiếm các thí nghiệm khác trước khi Hamsterviel sử dụng chúng vào việc xấu