Lilo är en liten hawaiiansk flicka som adopterar en liten hund som hon döper till Stitch. Eller snarare, vad hon tror är en hund... Stitch är i själva verket en förrymd utomjording som då han transporteras i ett intergalaktiskt fängelse flyr och kraschlandar på jorden. Han låtsas vara hund genom att gömma två av sina sex ben och nu börjar jakten - den utomjordiska polisen är på jakt efter honom.