Lilo und Stitch wollen Experimente des teuflischen Wissenschaftlers Dr. Jamba Jookiba einfangen, bevor diese Chaos stiften können. Ein Konkurrent ist ebenfalls hinter den kleinen Biestern her.

Das neueste Experiment heißt "Rotzi" und ist dazu konzipiert worden, Rotzinium zu fördern, eine seltene Weltraum-Energiequelle. Es sieht aus wie eine Vampirfledermaus und erschreckt Lilos Freundin Victoria, als es eines Tages bei ihr auftaucht. Victoria hat Heuschnupfen, und er fühlt sich zu ihr hingezogen, da er auf Schleim steht - das genauso wie Rotzinium ist. Lilo muss Victoria jetzt davon überzeugen, dass Rotzi eigentlich ein Alien-Experiment ist und eingefangen werden muss. Natürlich mischt sich wieder Gantu ein, um zuerst an das Experiment zu kommen, und schon entstehen Probleme...

Stitch, auch bekannt als 'Experiment 626', lebt inzwischen auf der Erde, zusammen mit Lilo, Nani. In dieser Serie dreht sich alles um die anderen 625 Experimente, die ebenfalls auf der Erde landen und dort für allerhand Abenteuer und Chaos sorgen.