Jabarkan Pengisi suara dari Lilo & Stitch

David Ogden Stiers sebagai Dr. Jumba Jookiba

Kevin McDonald sebagai Agent Pleakley

Ving Rhames sebagai Cobra Bubbles

Zoe Caldwell sebagai Grand Councilwoman

Jason Scott Lee sebagai David Kawena

Kevin Michael Richardson sebagai Captain Gantu

Susan Hegarty sebagai Rescue Lady

Lilo & Stitch adalah salah satu dari segelintir film Disney yang mengambil latar belakang cerita pada zaman modern; film-film lainnya adalah One Hundred and One Dalmatians (1961), The Rescuers (1977), dan sekuelnya, The Rescuers Down Under (1990), serta Oliver & Company (1988).

Produksi Lilo & Stitch dimulai setelah Michael Eisner yang waktu itu CEO Disney memutuskan untuk mencoba membuat film animasi kecil-kecilan yang tidak terlalu mahal. Sebelumnya, film animasi layar lebar produksi Disney sepanjang pertengahan 1990-an selalu dibuat secara besar-besaran dengan budget yang besar. Inspirasi membuat film animasi yang ekonomis berasal dari film Dumbo yang diproduksi Disney pada tahun 1941. Sebelum Dumbo, Disney memproduksi film-film yang lebih mahal, misalnya: Pinocchio dan Fantasia. Chris Sanders, kepala artis papan cerita di Disney Feature Animation, didekati untuk dimintai pendapatnya. Pada tahun 1985, Sanders pernah menciptakan karakter bernama Stitch untuk buku anak-anak yang ternyata tidak laku. Ia masih berniat menghidupkan kembali tokoh Stitch, dan memproduksi film animasi tentang Stitch. Daerah pedesaan di Kansas awalnya dipilih sebagai lokasi film animasi Stitch, maksudnya agar Stitch dapat berinteraksi dengan karakter-karakter lainnya sementara berada di lokasi yang cukup terisolir, dan tidak membuat kerusakan yang lebih besar. Keputusan mengubah latar belakang cerita ke Pulau Kauai di Hawaii nantinya terbukti membuat plot semakin jelas. Sebelumnya tidak ada film animasi yang memakai Kepulauan Hawaii sebagai lokasi cerita. Menurut Sanders:

"Animasi biasanya mengambil latar belakang cerita pada zaman kuno, Eropa abad pertengahan—seperti halnya begitu banyak cerita dongeng—pemilihan Hawaii sebagai lokasi cerita merupakan sebuah terobosan. Namun pilihan tersebut ternyata memberi warna baru untuk keseluruhan film, dan memaksa kami untuk menulis ulang ceritanya."

Dean DeBlois yang juga menulis Mulan (1998) bersama Sanders, dipanggil untuk ikut menulis dan menjadi sutradara Lilo & Stitch, sementara eksekutif Disney bernama Clark Spencer menjadi produser. Tidak seperti produksi Disney Feature Animation yang lalu, praproduksi Lilo & Stitch hanya ditangani oleh sebuah tim yang tetap relatif kecil dan terisolir dari manajemen tingkat atas hingga film ini masuk ke dalam tahap produksi. Desain set dan penggambaran karakter didasarkan gaya artistik khas Chris Sanders.

Ketika tim animasi mengunjungi Kauai untuk melakukan riset keadaan setempat, pramuwisata menjelaskan arti ohana yang merupakan konsep keluarga besar di kalangan orang Hawaii. Konsep ohana akhirnya menjadi tema penting dalam film-film Stitch. DeBlois berkata:

"Ke mana saja kami pergi, pramuwisata kami kelihatannya kenal dengan semua orang. Dia lah orang yang menjelaskan kepada kami konsep Hawaii tentang ohana, perasaan kekeluargaan yang terus berlanjut di luar sanak saudara dekat kita. Konsep ohana begitu memengaruhi cerita ini hingga kami menjadikannya sebagai tema dasar [film Stitch], sekaligus perasaan yang menjadikan Stitch mau mengubah sikapnya, walaupun berbeda dengan tujuan semula dirinya diciptakan, yakni untuk menghancurkan."

Pulau Kauai sebelumnya telah dijadikan lokasi film-film seperti Raiders of the Lost Ark dan trilogi Jurassic Park. Animator Disney menghadapi tugas pelik dalam menyusun plot film ini yang mencampur keadaan Pulau Hawaii yang indah dengan kehidupan keluarga miskin dan tidak utuh yang dijalani orang Hawaii dan orang Barat yang hidup pada masa resesi. Pengisi suara untuk Nani dan David adalah Tia Carrere yang orang asli Honolulu dan Jason Scott Lee yang dibesarkan di Hawaii. Mereka berdua juga turut membantu menulis ulang dialog-dialog ke dalam dialek percakapan sehari-hari orang Hawaii dan menambahkan bahasa gaul Hawaii.

Sanders and DuBlois memilih untuk menyimpang dari kebiasaan yang sudah dijalani Disney selama beberapa dekade. Keduanya memilih untuk menggunakan latar belakang yang dicat memakai cat air dan bukan memakai cat gouache. Cat air sebenarnya pernah digunakan untuk film-film animasi pendek Disney di awal keemasan Disney, termasuk film animasi berdurasi panjang Snow White and the Seven Dwarfs (1937) dan Dumbo. Namun teknik cat air tidak dipakai lagi sejak pertengahan 1940-an, dan diganti dengan gouache yang tidak terlalu rumit dibandingkan cat air. Sanders lebih menyukai cat air untuk Lilo dengan maksud menampilkan warna cerah buku cerita bergambar dan mengikuti pencapaian di bidang seni seperti halnya film Dumbo. Akibatnya, para artis penggambar latar harus dilatih kembali untuk menggunakan cat air. Desain karakter dalam film ini didasarkan pada gaya menggambar khas Sanders dan jauh dari gaya tradisional Disney. Unsur-unsur luar angkasa dalam film ini, termasuk pesawat-pesawat angkasa, digambar untuk menyerupai hewan laut, seperti paus dan kepiting.