Stitch est une petite créature créée par des scientifiques extraterrestres. Il est indestructible et doté d'une extraordinaire intelligence mais son instinct le porte à la destruction. Banni de sa planète, il s'échappe pour atterrir sur l'île d'Hawaï. Il est recueilli par une petite fille, Lilo, qui vit seule avec sa grande soeur de 19 ans, Nani. La jeune Hawaïenne prend l'étrange animal pour un chien et décide de l'adopter. Nani élève difficilement Lilo, enfant solitaire, et l'arrivée de Stitch ne fait qu'empirer les choses. Elle se voit bientôt sommée de trouver un travail si elle veut garder Lilo.