Chris Sanders a créé le personnage de Stitch dès 1985 pour un projet de livre pour enfants qui n'a jamais abouti, décrivant une petite créature vivant seule dans une forêt sans origine expliquée.

Le projet de film est né en 1997 lorsque Thomas Schumacher a demandé à Chris Sanders de créer 'le Dumbo de notre génération', un film au budget plus modeste que les grosses productions Disney de l'époque.

Sanders avait d'abord imaginé une histoire se déroulant dans une forêt reculée du Kansas, où Stitch interagirait uniquement avec des animaux sauvages, avant que Schumacher ne lui suggère de le confronter plutôt à des humains.

Sanders a choisi Hawaï comme cadre après avoir regardé une carte de l'archipel sur son mur ; n'étant pas familier de la culture hawaïenne, il a trouvé les noms 'Lilo Lane' et 'Nani' sur une carte routière touristique.

Le concept hawaïen d'ʻohana (la famille élargie), qui devient le thème central du film, a été découvert par l'équipe d'animation grâce à leur guide touristique lors d'un voyage de recherche à Kauaʻi.

Dans une version antérieure du scénario, Stitch était le chef d'un gang intergalactique et Jumba l'un de ses anciens complices ; suite aux réactions d'un public test, les personnages ont été retravaillés pour devenir création et créateur.

Chris Sanders lui-même prête sa voix à Stitch : DeBlois lui a suggéré de prendre le rôle, car Sanders utilisait déjà cette voix pour embêter ses collègues au téléphone au studio.

Le rôle de Cobra Bubbles avait été initialement pensé pour Jeff Goldblum et un personnage plus timoré, mais après son refus, il a été réécrit en personnage plus intimidant et confié à Ving Rhames, inspiré par sa performance dans Pulp Fiction.

Ricardo Montalbán avait enregistré les dialogues d'un personnage de méchant, avec une voix inspirée de son rôle de Khan dans Star Trek II, mais toutes ses répliques ont été coupées lorsque le concept du gang de Stitch a été abandonné.

Tia Carrere, qui voulait initialement le rôle-titre de Mulan avant de le perdre face à Ming-Na Wen, a activement recherché ce rôle hawaïen et a recommandé Jason Scott Lee pour le personnage de David.

Après les attentats du 11 septembre 2001, la scène finale du film, qui montrait à l'origine Stitch et les autres détourner un Boeing 747 rasant les buildings de Honolulu, a dû être entièrement repensée à quelques semaines de la fin de la production pour utiliser plutôt le vaisseau de Jumba survolant les montagnes de Kauaʻi.

Le film utilise des fonds peints à l'aquarelle, technique abandonnée par Disney depuis les années 1940 (utilisée pour la dernière fois sur des films comme Blanche-Neige et Dumbo), ce qui a nécessité de former spécialement les artistes de fond.

En raison d'un budget d'animation limité, les détails comme les poches ou motifs sur les vêtements ont été évités, et de nombreuses scènes se déroulent dans des zones ombragées afin de réserver les ombres travaillées aux moments clés du film.

Une scène où Nani poursuit Lilo cachée dans un sèche-linge a été modifiée pour la sortie britannique afin d'obtenir une classification 'U', remplaçant la cachette par un meuble avec une porte en carton à pizza ; cette version modifiée est devenue la version standard utilisée dans le monde entier pour les sorties suivantes.

Pour la campagne marketing, Chris Sanders a proposé que Stitch s'invite dans des scènes cultes d'autres films Disney (La Petite Sirène, La Belle et la Bête, Aladdin, Le Roi Lion), donnant lieu à quatre fausses bandes-annonces surnommées 'Inter-stitch-als', où la plupart des acteurs originaux ont repris leurs rôles, mal à l'aise à l'idée de réagir négativement envers Stitch.

Le film a été nommé aux Oscars 2003 dans la catégorie Meilleur film d'animation mais a perdu face au Voyage de Chihiro.