לירוי וסטיץ'
עלילה

לאחר אירועי "לילו וסטיץ': הסדרה", בה לילו, סטיץ', ג'ומבה ופליקלי לכדו את כל הניסויים הגנטיים בכדור הארץ והפכו אותם לטובים, הגיבורים מסיימים את משימתם וזוכים לכבוד על ידי המועצה הגלקטית. כפרס על השלמת משימתם, לג'ומבה מוצע לקבל בחזרה את המפתח המוחרם למעבדה שלו, לפליקלי מוצע לקבל קתדרה ללימודי כדור הארץ ב-ק.ק.ל.ג (קולג' קהילתי ללימודים גלקטיים), לסטיץ' מוצע לקבל תפקיד קפטן של הצי הגלקטי ופיקוד על חללית הדגם החדשה שלו ה-ח.א.ג 9000 (חללית אדומה גדולה 9000) וללילו מוצע להיות שגרירת המועצה הגלקטית בכדור הארץ ולחזור לביתה בקאואיי על מנת להשגיח על כל הניסויים.
אם הארבעה יסכימו לקבל את הפרסים הם ייאלצו להיפרד, לכן הם מחליטים לסרב להם. בהמשך לילו שמה לב שחבריה עצובים על הסירוב, ולכן, בהצעתה של אחותה הגדולה נאני, היא מבינה שצריך להיפרד והחברים לוקחים את הפרסים, כאשר לפני הפרידה לילו הביאה לכל אחד מזכרת ממנה - לג'ומבה היא הביאה את התקליט האהוב עליה של אלביס פרסלי, לפליקלי היא מביאה אבן קטנה שתשמש כ"משקולת נייר סתמית מכוכב אחר" ולסטיץ' היא מביאה שרשרת עם תליון של קו טיקי, אלת הכוח.
בספינתו, מחליט גאנטו שמאחר שנכשל במשימתו ללכוד את הניסויים, למעט 625, הוא צריך לשחרר את דוקטור האמסטרוויל מהכלא. הוא לוקח מעבורת חלל ומשחרר את האמסטרוויל מהכלא, בעוד שהוא משאיר את ניסוי 625 לבד. לבינתיים, בזמן שהם נהנים מהפרסים שלהם, החבורה מתחילה להרגיש עצובה בשל הפרידה. ג'ומבה מחליט להאזין לתקליט שקיבל מלילו, כאשר הוא שומע את השיר "I'm So Lonesome I Could Cry", שלפתע האמסטרוויל וגאנטו פורצים למעבדה שלו ומאלצים אותו ליצור אח תאום מרושע לסטיץ', אותו הם מכנים לירוי. בזמן שג'ומבה יצר אותו הוא נאלץ לריב עם פליקלי עקב איומו של האמסטרוויל.
לא עובר הרבה זמן וסטיץ' מגיע על מנת לעצור את האמסטרוויל, כשמתחיל קרב בינו לבין תאומו המרושע. כשהוא עומד להביס את לירוי, פליקלי מגיע על מנת להשלים עם ג'ומבה ומסיח את דעתו של סטיץ', לכן הוא נכשל בקרב. לאחר מכן האמסטרוויל משכפל את לירוי וחושף את תוכניתו לכבוש את המועצה הגלקטית, כמו כן הוא לוכד את השלישייה ושולח אותם בכלי רכב לתוך חור שחור. על כדור הארץ לילו מחליטה ליצור קשר עם סטיץ' והיא מבינה שהדרך היחידה לעשות את זה היא באמצעות הספינה של גאנטו. כשהיא מגיעה לשם היא מוצאת שם את ניסוי 625 ומגלה שהווידאופון לא עובד. לילו וניסוי 625 מתחברים והיא מכנה אותו "רובן" על שם כריך רובן, מפני שהוא אוהב כריכים. רובן מתקן את הווידאופון והם מתקשרים לחללית של סטיץ', כאשר עונה להם לירוי שמתחזה אליו. במהרה לילו מגלה שהוא מתחזה מפני שהוא לא ענד את השרשרת שהיא הביאה לסטיץ'.
כשלילו מבינה שסטיץ' בסכנה היא ורובן מתקנים את הספינה של גאנטו על מנת להציל את המצב, בעוד שלירוי יוצא לכדור הארץ על מנת ללכוד את כל הניסויים הגנטיים על מנת להשמיד אותם. לבינתיים, סטיץ', ג'ומבה ופליקלי מנסים להשתחרר מכלי הרכב שבכיוון לחור שחור. כג'ומבה מציין שהם יכולים לשבש את אופק האירועים על ידי זריקת חפץ קטן לתוך החור השחור, סטיץ' לוקח את האבן של פליקלי שקיבל מלילו וזורק אותה לחור השחור, מספר רגעים לפני שהם נשאבים פנימה.
על פני כדור הארץ, לירוי משיג את מחברת הניסויים של לילו ולוכד במהירות את כולם, אפילו את היריבה של לילו, מרטל אדמונדס, מכיוון שהיא הבעלים של ניסוי 007, ג'יג'י. לירוי ורובן מגיעים למושלת הגדולה על מנת לספר לה שסטיץ' בסכנה, אך זה היה מאוחר מידי מפני שהאמסטרוויל הספיק להשתלט על המפקדה שלה. גנטו לוכד את לילו ורובן, אך במהרה הוא מחליט לשחרר אותם מפני שהאמסטרוויל פיטר אותו כי לא הצליח ללכוד את כל הניסויים. כשהשלושה בורחים מהכלא, פתאום מופיעים סטיץ', ג'ומבה ופליקלי בחללית. בלי זמן להסברים, השישייה יוצאים לכדור הארץ על מנת להציל את הניסויים הגנטיים.
רגע לפני שכל הניסויים הגנטיים, מלבד סטיץ' ורובן, עומדים להיות מחוסלים על ידי האמסטרוויל, החבורה מופיעה ומשמידה את התותח שהיה אמור לעשות זאת. לאחר מכן מתחיל קרב בין החבורה וכל הניסויים נגד האמסטרוויל, לירוי והשיבוטים שלו. למרות כמה ניצחונות מול הניסויים היו מספר הפסדים. לפתע ג'ומבה נזכר שהוא יצר את לירוי הוא הוסיף לו פקודת כיבוי סודית - אם הוא ישמע את השיר "Aloha ʻOe" לירוי וכל שיבוטי יחוסלו. סטיץ' מופיע על הבמה בלבוש אלביס ומבצע את השיר, כשלילו ורובן מלווים אותו, מה שגורם ללירוי ולשיבוטים להיות מחוסלים. כשהתוכנית שלו נכשלה האמסטרוויל נלכד מחדש ונשלח בחזרה לכלא.
בחזרה למועצה הגלקטית, הצוות זוכה לכבוד פעם נוספת, כאשר הפעם סטיץ', ג'ומבה ופליקלי מבקשים לוותר על הפרסים הקודמים שלהם ולחזור לכדור הארץ עם לילו. המושלת הגדולה מאשרת זאת ושואלת את גאנטו אם הוא מעוניין לקבל את התפקיד של סטיץ' במקומו, כאשר הוא מסכים לכך בתנאי שרובן יוקצה קצין החללית שלו. בחזרה לכדור הארץ, לילו מתכוננת לתמונה אחרונה כאשר מרטל מגיעה עם ג'יג'י (במהלך הקרב, מרטל הופתעה כשגילתה את זהות הניסוי של ג'יג'י כאשר חשפה את יכולתה לדבר). התמונה האחרונה של לילו במחברת הניסויים היא של כל הניסויים שעדיין נמצאים על כדור הארץ, מרטל, ג'ומבה, פליקלי, נאני, דייוויד והיא עצמה. בסצנה האחרונה של הסרט, האמסטרוויל נראה בחזרה בכלא עם לירוי והשיבוטים שלו שממוקמים בתאים נפרדים המקיפים את שלו, שהתאוששו מהחיסול שלהם והחלו לרקוד לצלילי "Jailhouse Rock". בזמן כתוביות הסיום של הסרט מופיעה רשימה של כל הניסויים הגנטיים עם שמותיהם, מ-001 עד ל-626 שהוא סטיץ'.