両親を事故で亡くし、姉のナニとハワイのカウアイ島で暮らす5歳の少女リロ（マイア・ケアロハ）。観光客の写真を撮ることとフラダンスが大好きなリロだったが、想像力が豊か過ぎるせいで変わり者扱いされ、友達ができずいつもひとりぼっち。そんな彼女の前に現れたのは、見た目はモフモフでキュートだが、実は暴れん坊の不思議な生き物だった。その正体は、破壊生物として開発されたエイリアン、別名“試作品626号”。リロは何も知らないまま彼に“スティッチ”（声：クリス・サンダース）と名付けて家に連れ帰り、ナニを説得して一緒に暮らすことに。ところが、スティッチはとにかくイタズラ好きで、行く先々で大暴れしてトラブルを巻き起こしてばかり。「もう限界よ！」と怒るナニに対し、「“オハナ”は家族、家族はいつもそばにいる」と語りかけるリロ。“オハナ”とは、ハワイ語で“家族”を意味し、血の繋がりだけでなく家族のような絆で結ばれた大切な関係のこと。問題を起こしてばかりで愛を知らないスティッチは、果たしてリロやナニとの絆を深めオハナの大切さに気付くことはできるのか。そしてリロとスティッチに待ち受ける思いもよらぬ大事件とは……。