Lilo is een meisje van vijf jaar en woont op Hawaï. Ze heeft één bijzonderheid; ze is geobsedeerd door alles wat het leven en andere mensen hebben afgedankt. Zo verzamelt ze bijvoorbeeld blikjes en flessen van het strand om te recyclen, koopt ze visvoer van het geld dat ze daarmee verdient en gaat dan de zee op om de vissen te voeren. Ondertussen, op een planeet ver bij haar vandaan, hebben de buitenaardse autoriteiten één van de gevaarlijkste criminelen gevangen genomen. Ze sturen hem met een raket naar een gevangenisplaneet. Deze crimineel is Stitch en hij komt op Aarde terecht. Daar sluit hij een vriendschap met de eenzame Lilo.