Lilo est une fille de cinq ans qui vit à Hawaï. Amoureuse des animaux, elle passe ses journées à ramasser les bouteilles vides sur la plage de Waikiki afin de gagner un peu d'argent pour acheter de la nourriture aux poissons. A l'autre bout de l'univers, un dangereux criminel, Stitch, échappe à la prison ens'enfuyant dans une fusée qui va attérir sur la plage de Waikiki. Lilo va, alors, vouloir protéger Stitch qu'elle prend pour un chien égaré.