Lilo jest samotną małą dziewczynką z Hawajów. Mieszka ze swą dziewiętnastoletnią siostrą Nani, która jest jej prawną opiekunką. Siostry z trudem wiążą koniec z końcem, a sprawy nie układają się po ich myśli. Gdy wpada do nich z wizytą Cobra Bubbles, surowy pracownik opieki społecznej, zastaje dom w nieładzie, a siostry w samym środku gwałtownej kłótni. Ostrzega Nani, że jeśli w ciągu trzech dni nie udowodni, że jest odpowiedzialną opiekunką Lilo, zmuszony będzie podjąć odpowiednie kroki. Tego samego wieczora Lilo widzi spadającą gwiazdę z okna swego pokoju i wyraża szczere życzenie: "Chciałabym mieć przyjaciela, kogoś kto nigdy mnie nie zostawi. Ześlij mi anioła - najmilszego anioła, jakiego masz".
W rzeczywistości spadająca gwiazda to statek kosmiczny pilotowany przez Sticha, złośliwego stworka (oficjalnie zwanego "Eksperymentem 626"), który uciekł z planety Turo. Jego stwórca, szalony naukowiec o imieniu Jumba, wyjaśnia, że Stich jest "kuloodporny, ognioodporny i umie myśleć szybciej niż superkomputer. Widzi w ciemności i potrafi przesuwać przedmioty trzy tysiące razy większe od niego. Jego jedyny instynkt - zniszczyć wszystko, co napotka na swej drodze". Przewodnicząca galaktycznej federacji skazuje Jumbę na karę więzienia i wydaje polecenie, by przetransportować Sticha na odległą asteroidę. Zanim kapitan Gantu zdąży wykonać wyrok, Stich kradnie policyjny krążownik i korzystając z prędkości nadprzestrzennej ucieka na Ziemię. Przewodnicząca nie ma innego wyjścia, jak zaproponować Jumbie wolność w zamian za pomoc w schwytaniu Sticha. Wraz z Jumbą wysyła Plikliego, rozentuzjazmowanego trójnożnego hobbystę, którego pasją jest życie na Ziemi.
Po przybyciu na Ziemię Stich zostaje potrącony przez ciężarówkę przewożącą trzcinę cukrową. Budzi się w schronisku dla zwierząt, gdzie oczarowuje Lilo, która "adoptuje" go nadając mu imię Stich. Dzięki swym niezwykłym zdolnościom Stich ukrywa dodatkowe kończyny (a może ich mieć od czterech do sześciu), antenki i kolce upodabniając się do nieco dziwnie wyglądającego psa. Ku przerażeniu starszej siostry i pracownika schroniska, Lilo z miejsca zakochuje się w Stichu i postanawia zabrać go do domu. Stich zdaje sobie sprawę, że Lilo i Nani mogą go obronić przed Jumbą i Pliklim i na krok nie odstępuje członków swej przybranej rodziny.
Nie potrafi się jednak zmienić i nadal wnosi chaos wszędzie, gdzie tylko się pojawi. Gdy Lilo zabiera go w odwiedziny do restauracji, w której pracuje Nani, Stich sieje w niej prawdziwe spustoszenie i dziewczyna traci przez niego pracę. Lilo bierze go jednak pod swoje skrzydła i zachęca, by stał się wzorowym obywatelem, tak jak jej bohater - Elvis Presley. Aby podnieść ich na duchu, były chłopak i współpracownik Nani, David Kawena, zabiera ich na plażę, by spróbowali swych sił w pływaniu na desce. Stich przezwycięża początkową niechęć i odkrywa w sobie pasję do surfowania. Jumba i Plikli wciągają go pod wodę, niegrzeczny stworek zostaje jednak uratowany przez Davida.
Cobra Bubbles staje się świadkiem sceny na plaży i informuje Nani, że nie ma innego wyjścia, jak odebrać jej Lilo. Stich zdaje sobie sprawę, że rozbija rodzinę i niszczy nadzieję Lilo na 'ohana (hawajskie słowo oznaczające rodzinę, w której nikt nie może czuć się opuszczony czy zapomniany). Gdy Przewodnicząca zwalnia Jumbę i Plikliego zarzucając im nieudolność, niewydarzeni łowcy podążają w ślad za Stichem do domu Lilo i Nani. Zrównują go z ziemią, ale nie udaje im się złapać uciekiniera.
Gdy wydaje się, że nic gorszego nie może się już wydarzyć, w olbrzymim statku kosmicznym przybywa na Ziemię kapitan Gantu, który ma zamiar schwytać Sticha. Stich ucieka, na pokład zostaje jednak zabrana Lilo. Stich uświadamia sobie, że odnalazł rodzinę, której nigdy nie miał i prosi Jumbę i Plikliego, by pomogli mu uratować Lilo. Po szalonej pogoni Stich uwalnia dziewczynkę. Gdy na placu boju pojawia się sama Przewodnicząca, która chce osobiście pojmać niesfornego Sticha, wydaje się, że gra dobiegła końca. Ale reguł tej gry nie sposób przewidzieć.
