Hawaii’de sakin günler yaşayan Lilo ve Stitch, Jumba’nın yarattığı başka deneylerin de dünyada olduğunu öğrenir. Bu deneylerin çoğu, kendilerine yuva arayan küçük ve tuhaf varlıklardır. Ancak Gantu, onları yakalayıp kendi çıkarı için kullanmak ister. Lilo ve Stitch, deneyleri tek tek bulup korumak için adanın dört bir yanına gider. Bu sırada Deney 221 elektrikle oynar, Deney 625 ise tembel hali ve sandviç merakıyla dikkat çeker. İkili, peşlerine düşen tehlikeye rağmen bu deneyleri güvenli bir yere ulaştırmaya çalışır. Başrollerde Daveigh Chase, Chris Sanders, Tia Carrere, David Ogden Stiers ve Kevin McDonald yer alıyor.