En un mundo donde la ciencia y la creatividad se entrelazan, un grupo de amigos se embarca en una inesperada aventura. Después de los eventos anteriores, Lilo y Stitch están disfrutando de una vida tranquila en Hawái, pero la paz se ve interrumpida cuando el Dr. Jumba y Pleakley reciben una misión urgente. La experimentación alienígena 626, alias Stitch, y su adorable amiga Lilo deben enfrentarse a una nueva amenaza: la creación de un nuevo experimento, Leroy, que ha sido diseñado para ser la versión malvada y astuta de Stitch.

Anna, una mujer en sus treinta, se encuentra en un punto de transición en su vida. Tras la trágica muerte de su esposo, está intentando reconstruir su mundo y abrirse al amor de nuevo. Sin embargo, todo cambia cuando un niño de diez años, quien dice ser la reencarnación de su difunto esposo, se presenta en su vida. El pequeño, que se llama Sean, tiene una sorprendente habilidad para captar los pensamientos y recuerdos de su marido, lo que provoca una mezcla de confusión, fascinación y temor en Anna.

En una tranquila isla de Hawai, todo parece ir bien para Lilo y Stitch, el curioso alienígena que se ha convertido en su mejor amigo. Sin embargo, la aventura comienza cuando un nuevo experimento de Jumba, uno de los científicos del espacio que creó a Stitch, se escapa y comienza a causar estragos. Este nuevo experimento, un pequeño “perrito” llamado 625, tiene la habilidad de transformar cualquier cosa en lo que toca, volviéndose rápidamente un problema a medida que se desata por la isla, creando caos y confusión.

En una isla paradisíaca de Hawái, una pequeña niña llamada Lilo lucha por encontrar su lugar en el mundo tras la reciente pérdida de sus padres. Criada por su hermana mayor, Nani, todo parece un poco complicado, especialmente porque Lilo es una niña excéntrica que adora a los perros. Un día, descubre un extraño ser alienígena llamado Stitch, un experimento genético escapado que ha sido diseñado para ser un completo destructor. Sin embargo, lo que comienza como un encuentro caótico pronto se convierte en una amistad inesperada.

En plena Gran Depresión, Cecilia, una cautivadora pero desilusionada camarera de Nueva Jersey, encuentra esperanzas y sueños en el cine, donde los problemas del mundo real se desvanecen en la oscura magia de la pantalla. Su vida cotidiana es una lucha constante, marcada por un matrimonio fallido y la tristeza de un entorno opresivo. Un día, mientras asiste a una proyección de su película favorita, algo extraordinario ocurre: el protagonista, un atractivo aventurero, rompe la cuarta pared y salta al mundo real buscando a la mujer a la que ha visto en su película.