Lilo und Stitch taufen das genetische Experiment 254, das ein süßes kleines Ding ist und von allen geliebt wird, Mr. Stinki. Doch Mr. Stinki hat ein Geheimnis. Nach 48 Stunden wird er einen dermaßen unangenehmen Geruch verbreiten, dass im Umkreis von 15 Quadratmeilen niemand mehr existieren kann. Jamba weiß das und versucht, Mr. Stinki zu fangen und ins All zu schießen.

Mertle hat Geburtstag und bekommt von ihrer Mutter ein Kettchen für das Handgelenk. Das Problem ist, dass daran "Schlinger" hängt, das Experiment 606, das, einmal aktiviert, zu einem großen schwarzen Loch wird, das alles verschlingt. Lilo versucht, das Experiment in die Hände zu bekommen, doch dadurch wird es von Mertle aktiviert und beginnt, die ganze Insel aufzusaugen.

Lilos Versuch, mit den anderen Mädchen Freundschaft zu schließen, war bisher immer gescheitert. Als sie nun freien Eintritt für sich und ihre Freundinnen für das Volksfest gewinnt, kommen aber doch alle mit. Nur Stitch darf nicht mit und versucht, Mülli, das Experiment 586, zu fangen. Mülli stopft alles in sich hinein und wird dadurch immer größer.

Experiment 509 ist ein Landwirtschafts-Experiment und sieht eigentlich wie eine harmlose Pflanze aus. Doch wird es aktiviert, mutiert es zur wilden Bestie und greift alles an, was es mit seinen Wurzeln greifen kann. Um bei der Prämierung der schönsten Orchideen den ersten Platz zu gewinnen, befreit Lilo die Pflanze, die sie "Blume" nennt.

Wie peinlich! Lilo fällt in eine Schlammpfütze genau in dem Moment, als Keoni vorbei geht. In ihrer Not erzählt sie ihm, dass sie einen Schlamm-Monster-Hulatanuz einstudiert. Da sie diese blöde Ausrede am liebsten ungeschehen machen würde, benutzt sie Jambas Zeitmaschine. Doch damit stellt Lilo noch mehr Unheil an …

Experiment 458, genannt "Finder", wird aktiviert. Dieses Experiment hat die Fähigkeit Dinge zu finden. Die Präsidentin des Hohen Rates erteilt Jamba den Auftrag, mit Hilfe seines Experimentes 458 Dr. van Hamsterdam zu finden. Doch dies schlägt fehl. Daraufhin erteilt sie Gantu den Auftrag, van Hamsterdam zu finden.

Lilo freut sich wahnsinnig auf eine Pyjama-Party mit ihren Freundinnen, doch Mertle startet eine Gegenaktion, um die Party platzen zu lassen. Lilo ist total enttäuscht, als niemand kommt, und beschließt, sich mit Hilfe eines Experimentes zu verdoppeln. Doch Stitch kommt ihr zuvor, und sie hat viel Spaß mit den vier Stitchklonen. Doch auch Gantu benützt das Experiment, um seine Armee zu klonen.

Das ist toll! Experiment 608 – auch der Schläger genannt – wurde genau zur richtigen Zeit aktiviert. Schließlich steht ein wichtiges Baseballspiel vor der Tür. Lilos Team tritt gegen das von Mertle an. Mit Experiment 608 ist Lilos Mannschaft siegessicher ….

Nani will Lilo beibringen, gesund zu essen. Als Pliiklii Lilos Ernährung überwachen soll, während Nani arbeiten geht, treten Lilo und Stitch in den Hungerstreik und verlangen nur das allerfetteste Junkfood. Weil das nicht funktioniert, sucht Lilo auf Jambas Computer nach einem geeigneten Experiment und findet Null-Sechs-Zwei – einen Gourmetkoch, der keine Wünsche offen lässt. Leider kann man seinem Essen nicht widerstehen und wird immer dicker.

Victoria, ein neues Mädchen auf Hawaii, versteht sich sofort mit Lilo. Mertle und ihre Freundinnen wollen aber Victoria für ihre Gruppe gewinnen und ihr beweisen, dass Lilo spinnt. Also schmeißt Lilo eine Willkommensparty für Victoria, um ihr das Gegenteil zu beweisen. Währenddessen treibt ein neues Experiment auf der Insel sein Unwesen, Nr. 355. Es tauscht gern die Persönlichkeiten von zwei Leuten aus. Und so werden nicht nur Stitch und Lilo vertauscht, sondern auch Jamba und Pliiklii und Gantu und van Hamsterdam.

Das neueste Experiment heißt „Rotzi“ und ist dazu konzipiert worden, Rotzinium zu fördern, eine seltene Weltraum-Energiequelle. Weil Lilos Freundin Victoria Heuschnupfen hat, fühlt Rotzi sich zu ihr hingezogen, da er auf Schleim steht. Lilo muss Victoria davon überzeugen, dass Rotzi eigentlich ein Alien-Experiment ist und eingefangen werden muss.

Das neueste Experiment wird von Lilo Wünsch-Dir-Was genannt, weil es Wünsche erfüllt. Aber es kann nur eine begrenzte Anzahl von Wünschen realisieren. Lilo möchte am liebsten eine normale Familie haben, damit sie in ihrer Hulaschule ein schönes Abschlussfoto bekommt. Leider nimmt Wünsch-Dir-Was alles sehr wörtlich, was zu Komplikationen führt. Am Ende lernen alle, dass man sehr vorsichtig mit seinen Wünschen umgehen muss.