Lilo is een bijzonder 5-jarig meisje uit Hawaï: ze is geobsedeerd door alles wat het leven en andere mensen hebben afgedankt. Ondertussen, op een planeet ver bij haar vandaan, hebben de buitenaardse autoriteiten één van de gevaarlijkste criminelen gevangen genomen. Ze sturen hem met een raket naar een gevangenisplaneet. Deze crimineel is Stitch en hij komt op Aarde terecht. Daar sluit hij een vriendschap met de eenzame Lilo.

Tommy (Tim Allen) is een ex-gedetineerde die zijn reclasseringsagent Angela (Jeanne Tripplehorn) probeert te versieren. Zijn worsteling om weer een normaal leven op te pakken wordt extra bemoeilijkt door de manipulatieve, oudere zus Viki (Sigourney Weaver) en haar sarcastische, irritante echtgenoot Ed (J.K. Simmons).