Quelque part dans l'univers, un savant a donné naissance à un extraterrestre, nommé Expérience 626. Conscientes de la personnalité malicieuse de cette créature, les autorités galactiques sont sur le point de l'arrêter quand le spécimen parvient à s'échapper. Il atterrit sur Terre, à Hawaï, où il se fait adopter par Lilo, une petite fille, qui le renomme Stitch. Mais les autorités galactiques envoient deux agents pour le récupérer…