Den föräldralösa flickan Lilo adopterar en hund från djurhemmet och kallar honom Stitch. Hon vet inte att han egentligen är ett farligt vetenskapligt experiment som gömmer sig på jorden från sin skapare och rymdpolisen. Stitch hamnar hela tiden i trubbel och Lilo inser snart att han inte är en vanlig hund. Men han är ohana, som betyder familj – och i en familj behöver ingen vara ensam.