A continuación donde "La película de Stitch" terminó, Lilo y Stitch deben buscar los experimentos extraviados de Jumba, intentando cambiar su comportamiento destructivo a un comportamiento más amigable. Mientras tanto, el ex capitán Gantu y su compañero 625 quieren recuperar los experimentos para entregárselos a Hamsterville (quien quiere los experimentos para fines destructivos).
Siendo una serie de tres temporadas con un total de 65 episodios, la serie finaliza definitivamente con la película "Leroy & Stitch".
Originalmente la serie se iba a titular como "Stitch! The series" (La serie de Stitch). Pero la decisión fue cambiada debido a que no haya confusiones con la película "Stitch! The movie" (La película de Stitch).
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