Am Strand von Hawaii findet ein Erdbeben statt. Es wurde ausgelöst durch das Experiment 513, das so viel Eigenvibration verbreitet, dass es damit Erdbeben verursacht. Lilo nennt es "Richter", nach der Richter-Skala, und versucht, es aus den Fängen von Gantu zu retten. Sie schafft es, indem sie ihm eine Aufgabe gibt, und von nun an darf Richter am Strand die coolen Drinks und Cocktails schütteln.

Phantasmo, wie Lilo das Experiment 375 getauft hat, ist ein wirklich böses Experiment, das sich in unbewegliche Dinge verwandeln kann und dann großen Schaden anrichtet. Verschiedene Dinge passieren, und Stitch wird verdächtigt, ihm kann jedoch nichts nachgewiesen werden.

Das Monster beziehungsweise Experiment Schnipp frisst gerne Haare und wird dadurch immer dicker, das heißt es wird ein immer größeres Haarknäuel. Lilo hat eine Idee: Schnipp wird als Friseur eingesetzt, und da er auch noch die Gabe hat, genau die Frisur zu schneiden, die sich der Kunde wünscht, sind alle glücklich.

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.

Lilo, Stitch, Pliiklii und Jamba erleben fürchterliche Albträume, da das Experiment X-300 die Gabe hat, anderen Angst einzujagen. Nun gilt es, einen Platz zu finden, an dem sich das Experiment wohlfühlt, da es nur damit unschädlich gemacht werden kann. Es gibt da ein altes, verfallenes Haus, welches von Film-Teams als Horror-Haus genutzt wird. Dort soll X-300 einziehen.

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.

Experiment 520 ist wassersüchtig und entwickelt enorme Energie, wenn es ins Wasser springt. Dr. van Hamsterdam beauftragt Gantu, dieses kleine Monster zu besorgen. Doch Lilo und Stitch retten das kleine Experiment 520, indem sie ihm eine Aufgabe geben, nämlich für die Surfer die große Tsunami-Welle zu erschaffen.

Eines der frühen Experimente von Dr. Jamba ist der kleine, hübsche Hund Gigi, Experiment Nummer sieben. Mertle verliebt sich sofort in ihn und möchte mit ihm bei der Hundeausstellung einen Preis gewinnen, was ihr auch tatsächlich gelingt. Lilo ist darüber nicht unbedingt glücklich, rettet Experiment sieben aber dennoch aus den Fängen Gantus.

Experiment 501 und 502, auch Yin und Yang genannt, aktivieren sich. Die Philosophie von Yin und Yang, die David Lilo und Stitch zu erklären versucht, ist, dass zwei verschiedene und gegensätzliche Dinge zusammenkommen und etwas Gutes bilden. So erkennt Lilo schnell, dass nur sie und Stitch, das Erdenmädchen und der Außerirdische, die Experimente fangen können.

Stitch hat einen Computerabsturz in seinem Gedächtnis und muss all seine Fähigkeiten neu erlernen. Daher haben Lilo und Stitch ein Problem, das genetische Experiment X-601 mit Namen Kixx zu fangen. Doch sie schaffen es schließlich und retten das Experiment, das Kickboxen liebt, indem sie es im Fernsehen groß rausbringen und ein Video "Kickboxen mit Kixx" auf den Markt bringen.

Experiment 499 ist ein feuerspuckendes Ungetüm, das Angst und Schrecken verbreitet. Lilo und Stitch wie auch Gantu reisen auf die Insel, auf der es sich aufhält, um es zu fangen. Lilo versucht Gantu klar zu machen, dass sie nur gemeinsam gegen die Feuerbälle von Experiment 499 etwas ausrichten können.

Lilo hat Geburtstag, doch alle scheinen es vergessen zu haben. Auf dem Weg, ihre eigene Party zu organisieren, fällt sie Experiment 303 zum Opfer, das bewirkt, dass man sein Gedächtnis verliert. Auch Gantu ist davon betroffen. Beide machen sich auf die Jagd nach einem vermeintlichen entflohenen Sträfling.

Ein neues Experiment wird aktiviert: Der Hypnotiseur. Mit seinen rollenden Augen kann das kleine Experiment die Leute dazu bringen, den letzten Vorschlag, der ihnen gemacht wird, auszuführen. Das ist natürlich ein Riesenspaß, und 625 probiert das gleich an Gantu aus. Van Hamsterdam ist begeistert.

Pliikliis Mutter möchte, dass er bald heiratet und sucht ihm eine Braut. Er ist entsetzt und sieht als einzigen Ausweg, seiner Mutter zu erzählen, er sei bereits verlobt. Jamba soll als Alibi-Braut herhalten, doch da kommt ein neues Experiment, der Lügendetektor "Detekto" ins Spiel.

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.

Lilo will unbedingt Mertle überrunden und studiert sehr ehrgeizig ein Hula ein, und bekommt sie gar nicht mit, dass Stitch einen neuen Bruder entdeckt, und zwar beim Zirkus. Da er sich extrem gut dehnen kann, heißt er Elastico. Sehr schnell entdecken alle beim Zirkus auch Stitch' großes Talent, nämlich dass er unverletzbar ist, und bitten ihn, mit aufzutreten.

Der erste, der unter Experiment 313 zu leiden hat, ist Stitch. Das Experiment, auch "Hifi" genannt, macht durch lautes Tröten alle Leute schwerhörig. Auch Lilo und Jamba haben Probleme, da sie nicht wie Gantu Ohrschützer haben. Da kommt Lilo auf die rettende Idee: Pliiklii soll Hifi fangen, denn er hat keine Ohren und sein Gehör ist anders disponiert als ein Menschengehör!

Das Monster Sägfried zieht durch die Wälder und fällt Bäume. Stitch fängt es und Lilo ist unheimlich stolz auf ihn. Um dem hochnäsigen Stitch eins auszuwischen, kreiert Jamba das Über-Experiment 627, das allen überlegen ist und im Kampf ständig gewinnt. Doch Lilo findet heraus, dass es die Lachkrankheit hat, und dass seine ganzen Kräfte schwinden, wenn es anfängt zu lachen.

Ein riesengroßer Asteroid rast auf die Erde zu. Um die Erde zu retten, kommen Lilo und Stitch auf die Idee, auf den Asteroiden zu fliegen und ihn zu sprengen. Dort gelandet lernen sie jedoch den Asteroiden-Besetzer kennen und Lilo will diesem alten Alien helfen.

Experiment X-025 wird von Lilo ‚Sternchen‘ genannt. Und da Weihnachten ist, beschließt Gantu, Sternchen van Hamsterdam zu schenken. Doch Lilo und Stitch können das verhindern …

Pliiklij und Stitch möchten auf Mertles Geburtstagsparty einige Zaubertricks vorführen. Leider ist ihre Zaubernummer so stümperhaft, dass Lilo eine große Blamage befürchtet. Da schaltet sich Jamba ein. Mit Hilfe von Experiment 303 – einem süßen rosa Kaninchen names Houdini – soll die Zaubervorführung ein voller Erfolg werden. Doch Houdini ist ein recht eigenwilliges Experiment.

In dieser Folge spielt das Experiment 602, auch genannt "Versenker", eine wichtige Rolle. Der Versenker versenkt Schiffe. Keoni, der Freund von Lilo, möchte gerne bei einem Bootsrennen mitmachen, aber auch sein Boot wird in der Mitte zerschnitten. Jetzt versuchen Lilo, Stitch und Jamba und Pliiklii, das Experiment zu fangen. Natürlich sind auch wieder mal Gantu und 625 mit von der Partie.

Nani möchte unbedingt im Hotel von Keoni Jamesons Vater anfangen und hat auch alle Aussichten, den Job zu kriegen. Doch dann lädt sich Mr. Jameson für den nächsten Sonntag zum Brunch bei ihr ein, und die Monsterparty kann beginnen. Dummerweise taucht jetzt auch noch Experiment 199 auf, das ständig überall rumschnüffelt und alle Peinlichkeiten weiter tratscht.

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.

Es ist wahnsinnig heiß und alle wollen der Hitze entkommen. Lilo und Stitch essen Eis und aktivieren Experiment 5-0-9, den Gefriererzeuger. Und schon beginnt es zu schneien. Alle haben Spaß mit dem Schnee, doch bevor die ganze Insel eingefroren ist, muss Lilo etwas unternehmen. Sie schnappen Gantu das Experiment wieder weg, und bald scheint wieder die Sonne Hawaiis für alle.

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.

Wie ärgerlich! Stitch darf nicht auf die tolle Ananasrutsche, weil er zu klein ist. Schade, dass Jamba nicht da ist und ihn mit Hilfe einer Wachstumsmaschine größer -zaubern- kann. Da hat Pliikij eine gigantische Idee: Er wird eine Wachstumsmaschine bauen. Doch so einfach ist das nicht. Und natürlich geht alles schief. Plötzlich ist Stitch riesengroß. Zu allem Überfluss verursacht das Experiment 297 dann auch noch einen Kurzschluss in der Wachstumsmaschine.

Stitch ist verliebt. Seine Auserwählte ist Engel, ein süßes rosa Monster. Leider steckt in Engel Experiment 624. Das ist dazu auserkoren, aus guten Monstern böse Ungeheuer zu machen …

Van Hamsterdam schickt völlig entnervt Experiment 010 an Gantu zurück, dem es aber auch zuviel wird. Und so landet es bei Lilo und Sticht, die zuerst total begeistert sind, denn Experiment 010 ist ein Reinlichkeitsfanatiker und räumt in Windeseile jeden Schmutz weg. Auch Pliiklii freut sich, endlich einen Seelenverwandten gefunden zu haben.

Lilo ist sauer. Nur weil sie klein ist darf sie nicht Reiten oder Jetski fahren. Doch alle Wut ist verflogen, als sie zu Hause den armen Pleakley mit Stinkfüßen, hässlichen Pickeln und ständigem Rülpsen im Bett findet. Jumba erkennt sofort, dass das Experiment 222, auch Roxy genannt, die Ursache für die komische Krankheit ist. Jetzt müssen Lilo und Stitch überlegen, wie sie Pleakley von 222 wieder befreien können ….

Experiment 323 macht Lilo diesmal das Leben schwer. 323 – HunkaHunka genannt – segelt durch die Lüfte und piekst Leute mit seinem Stachel. Das Problem: Jeder Gestochene verliebt sich sofort in die erste Person, die er sieht. Endlich gelingt es Gantu den Liebesvogel einzufangen. Schnell schickt er ihn an van Hamsterdam. Natürlich schlägt das Biest mit seinem Stachel auch bei ihm zu ….

Das Experiment 258 ist heiß begehrt. Es wird Sampler genannt und kann alle Geräusche sammeln und sie in ohrenbetäubenden Lärm umwandeln. Diesen Sampler wollen Alien-Jäger fangen, um ihn auf dem Alien-Kongress auszustellen. Doch die Jäger haben ihre Rechung ohne Stitch gemacht. Er fängt 258 ein, und Lilo bringt den kleinen Krachmacher in einer Band unter.

Lilo ist total sauer. Ihre ältere Schwester Nani hat ihr verboten, in einen Gruselfilm zu gehen. Zu gerne wäre Lilo einmal älter als Nani. Plötzlich taucht das Experiment -Der Babymacher- auf. Und ehe Lilo sich versieht, sind aus Nani, Stitch, Jamba und Pliiklii Babys geworden. Jetzt muss sich Lilo mit einer Horde Neugeborener rumschlagen. Und das ist viel schwieriger, als sie geglaubt hat. Wie gut, dass Jamba auch als Baby ein Genie ist und einen Ausweg aus der Misere erfindet …

Diesmal haben es Lilo und Stitch gleich mit zwei Experimenten zu tun: Bonnie und Clyde. Diese bösen Experimenten stehlen alles, was nicht niet- und nagelfest ist. Sie freunden sich mit Lilo und Stitch an und machen sie zu ihren Komplizen. Sie sollen beim nächsten Diebstahl die Aufmerksamkeit auf sich lenken, damit Bonnie und Clyde in Ruhe klauen können. Doch Lilo und Stitch durchschauen die beiden Langfinger und übergeben sie der Polizei.

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 ….

Ständig macht Stitch etwas kaputt. Natürlich platzt Nani bald der Kragen und sie verlangt, dass Lilo den Wildfang endlich erziehen soll. Doch bevor Stitch eine Lektion in gutem Benehmen gelernt hat, gerät er in die Hände von van Hamsterdam. Und der will Stitch umprogrammieren, um mit seiner Hilfe die anderen Experimente zu fangen …

Lilo und Stitch haben Glück, sie finden zwölf Experimente und geben sie bei Jamba und Pliiklii ab. Lilo ist völlig überarbeitet. Sie versäumt ihre Termine, weil sie ständig auf der Jagd nach Experimenten ist. Das findet Nani gar nicht gut. Und Stitch erfährt, dass eines dieser zwölf gefangenen Experimente, ein sogenanntes Schlafexperiment ist.