Lilo est une petite-fille dont les parents sont morts et qui est élevée par sa soeur, Nani. Parce que Lilo se sent seule, Nina concède à lui laisser prendre une animal. Lilo choisit Stitch en croyant que c'est un chien, alors qu'il est en fait le fruit d'une manipulation génétique. De caractère capricieux, face à la menace de Jumba et du docteur, il va comprendre qui est sa famille.