Lilo est une fillette indépendante, Stitch est une créature espiègle qui vient de l'espace. Lorsque leurs univers se rencontrent, c'est le coup de foudre, et le chaos assuré.
Stitch, le résultat d'une expérience génétique qui s'est enfui d'une planète lointaine, s'écrase sur Terre. Alors qu'il se déchaîne sur les îles d'Hawaï, il devient l'animal de compagnie adoptif et espiègle d'une petite fille indépendante nommée Lilo. Ensemble, ils apprendront la signification de la loyauté, de l'amitié et de la tradition familiale hawaïenne.