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.
Mientras tanto, Lilo se enfrenta a sus propios dilemas en el mundo real, sobre todo el reto de mantener su familia unida y demostrar que Stitch, a pesar de ser un alienígena, tiene un corazón lleno de amor. Lilo y Stitch deben unir fuerzas una vez más no solo para capturar a 625, sino también para demostrar que la verdadera familia se forma a través del amor y la lealtad, sin importar lo extraño que uno pueda parecer.
Su viaje está lleno de momentos graciosos, tiernos y emocionantes, que resaltan la importancia de la amistad y la aceptación. A medida que persiguen al travieso experimento, se dan cuenta de que cada criatura, por extraña que sea, tiene un lugar en el mundo y un propósito que cumplir. La aventura culmina en una reflexión conmovedora sobre lo que significa ser parte de algo más grande que uno mismo.