Situado tras los acontecimientos de la película de 2002, "Disney's Lilo & Stitch" permite a los jugadores tomar el control de los dos personajes principales en una gran variedad de aventura de acción, shooter, y niveles estilo rompecabezas. La vida hawaiana va bien en el nuevo hogar de Stitch hasta que un grupo de aliens, dirigidos por el Dr. Pestus, secuestran a Lilo y se la llevan a su planeta de origen. Stitch tiene salvarla, y debe enfrentarse a los cambios de modo de juego entre los ocho niveles por los que se compone el juego. Los niveles de Stitch son todos unos shooter intensos, similares a juegos como "Metal Slug" para los niveles de desplazamiento lateral y "Gyruss" para los niveles de shoot'em up. En los niveles de desplazamiento lateral, Stitch debe reventar a todo lo que se cruce en su camino con sus pistolas láser y bombas de piña, hasta que es finalmente capaz de encontrar una nave espacial y continuar su misión de rescate para el Planeta Junkyard. Los niveles de Lilo se sitúan en un mundo o estilo "Flashback", donde Lilo debe utilizar el sigilo, resolver los puzzles y utilizar a Scrump, su muñeca, para evadir y confundir a sus captores alienígenas. Una vez Lilo y Stitch se encuentran, deben escapar a través de una nave alien para detener al Dr. Pestus y escapar de vuelta a la Tierra. A lo largo del camino, los jugadores pueden coleccionar fotografías y pequeños clips de vídeo con escenas de la película. El juego utiliza una sistema de contraseñas para que los jugadores empiecen donde lo dejaron.