Stitch i Ai śledzą wydarzenia z filmu "Leroy i Stitch". Stitch zostaje porwany przez kosmicznych przestępców, którzy chcą go wykorzystać do własnego, destrukcyjnego eksperymentu genetycznego. Udaje mu się jednak uciec w góry Huangshan w Chinach, gdzie zaprzyjaźnia się z Ai, energiczną miejscową dziewczynką, której grozi rozdzielenie z jej starszą siostrą Jiejie. Stitch staje się "pieskiem" Ai, a oboje pomagają sobie nawzajem w rozwiązywaniu swoich problemów; Ai pomaga Stitchowi poradzić sobie z kosmicznymi przestępcami, a on pomaga jej pozostać w górach z rodziną.