Seit ihre Eltern auf tragische Weise ums Leben gekommen sind, lebt die sechsjährige Lilo Pelekai bei ihrer älteren Schwester Nani auf Hawaii. Nani kämpft darum, das Sorgerecht zu behalten. Doch das Jugendamt zweifelt daran, ob sie Lilo ein stabiles Zuhause bieten kann, und zieht eine Trennung der Schwestern in Betracht. Lilo fühlt sich häufig einsam und findet nur schwer Anschluss. Als sie eines Tages im Tierheim ein seltsames blaues Wesen entdeckt, nimmt sie es bei sich auf und gibt ihm den Namen Stitch. Zunächst bringt ihr neues Haustier vor allem Unruhe ins Haus. Mit der Zeit lernt Stitch jedoch, was Familie und Zusammenhalt bedeuten. Lilo ahnt nicht, dass Stitch ein künstlich erschaffenes Alien ist, das von seinem Schöpfer, Dr. Jumba Jookiba, und dessen Begleiter Pleakley gesucht wird. Als sich schließlich die intergalaktische Föderation einschaltet, muss Stitch entscheiden, ob er erneut flieht oder seine neu gefundene Familie beschützt.