Di planet Turo, Dr. Jumba Jookiba dijatuhi hukuman oleh Federasi Galaksi Bersatu karena melakukan eksperimen genetika ilegal. Ia menciptakan makhluk agresif yang hampir mustahil dihancurkan, memiliki kecerdasan tinggi, dan kemampuan belajar luar biasa, yang dikenal sebagai Eksperimen 626.

Akibat perbuatannya, Jumba dipenjara, sementara 626 diasingkan karena sifatnya yang destruktif. Namun, 626 berhasil melarikan diri dengan mencuri mobil polisi dan menggunakan hyperdrive untuk menuju Bumi, hingga akhirnya mendarat di pulau Kaua'i.

Grand Councilwoman kemudian menawarkan kebebasan kepada Jumba jika ia berhasil menangkap kembali 626, dan menugaskannya bersama seorang ahli Bumi bernama Agen Pleakley. Setelah mendarat di dekat lokasi resepsi pernikahan dan tertabrak kereta wisata, 626 akhirnya dibawa ke tempat penampungan hewan.

Sementara itu, seorang gadis kecil asal Hawaii bernama Lilo Pelekai dikeluarkan dari kelas tari hula setelah mendorong temannya, Mertle, dari panggung karena kesal akan ketidakhadiran kakaknya, Nani.

Pekerja sosial mereka, Ibu Kekoa, datang berkunjung dan menilai bahwa Nani tidak layak serta belum mampu merawat adiknya. Ia pun memberi waktu satu minggu kepada Nani untuk memperbaiki keadaan dan membuktikan bahwa ia bisa menjadi wali yang bertanggung jawab.