Lilo (Daveigh Chase) é uma pequena garota havaiana de 5 anos que adora cuidar de animais menos favorecidos e vive com sua irmã Nani (Tia Carrere). Lilo tem o costume de coletar lixo reciclável nas praias para, com o dinheiro recebido, comprar comida para peixes e nadar até o alto-mar para alimentá-los. Até que, num belo dia, ela encontra um cachorro e decide adotá-lo.

Entretanto, este cachorro na verdade é Stitch (Chris Sanders), um ser alienígena que é um dos criminosos mais perigosos da galáxia. Stitch foi preso em um planeta distante pela polícia interplanetária, mas ao ser encaminhado para um planeta-prisão consegue escapar, caindo acidentalmente na Terra.

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